Yui Nagase est née le 28 janvier 1990 à Tokyo, au Japon. Avant d’entrer dans l’industrie pour adultes, elle travaillait comme réceptionniste dans une agence de voyage. En 2010, elle a été repérée par un recruteur dans le quartier de Shinjuku, alors qu'elle faisait du shopping avec des amies. Selon ses propres déclarations, elle n'avait jamais envisagé de carrière dans le divertissement pour adultes, mais la proposition financière était trop attractive pour être refusée. Son premier tournage a eu lieu en janvier 2011, sous le label Moodyz.
Dès ses premiers mois, Yui Nagase s'est distinguée par son naturel devant la caméra et son petit gabarit (1,52 m) qui lui a valu le surnom de « petite fée » dans la presse spécialisée. En 2012, elle a signé un contrat exclusif avec le studio S1, l’un des plus prestigieux du Japon. Cette collaboration a duré deux ans et a produit plus de trente films. L’une de ses œuvres les plus remarquées de cette période est « First Love Experience » (2013), où elle interprétait une lycéenne timide, un rôle qui a renforcé son image de fille d'à côté.
En 2014, Yui Nagase a choisi de ne pas renouveler son contrat d’exclusivité avec S1. Elle est devenue une actrice freelance, ce qui lui a permis de tourner pour différents studios comme Idea Pocket, Max-A ou encore Madonna. Cette liberté lui a aussi donné l’opportunité de diversifier ses rôles : elle a joué dans des scénarios mélodramatiques, des comédies légères et même des productions à thème cosplay. En 2015, elle a participé à une série de vidéos en réalité virtuelle, l’une des premières actrices japonaises à explorer ce format.
En dehors des plateaux, Yui Nagase mène une vie discrète. Elle a confié dans une interview de 2017 qu’elle collectionnait les montres vintage et qu’elle suivait des cours de pâtisserie française le week-end. À partir de 2018, sa production a diminué : elle n’a tourné que quatre films cette année-là, et un seul en 2019. Sur son compte X (anciennement Twitter), elle a annoncé en juin 2019 qu’elle prenait une pause indéterminée pour se consacrer à sa famille. Depuis, aucune nouvelle apparition publique n’a été signalée, et son nom a disparu des catalogues des distributeurs majeurs.
Bien que sa carrière active n’ait duré qu’environ sept ans, Yui Nagase reste une figure citée par de nombreux fans comme exemple de l'âge d'or du JAV des années 2010. Selon la base de données en ligne de l'industrie, elle a tourné plus de 200 films, dont plusieurs ont figuré dans le top des ventes sur des plateformes comme DMM. Sa capacité à passer de rôles innocents à des personnages plus matures a marqué les esprits, et son prénom est encore utilisé comme mot-clé de recherche sur les forums spécialisés japonais.