Selama turnamen Piala Dunia FIFA 1930, saingan serius Uruguay hanyalah negara tetangga mereka Argentina. Setelah mengalahkan Peru dan Rumania di babak pertama, Uruguay mengalahkan Yugoslavia 6-1 di semifinal untuk melaju ke final melawan Argentina. Meskipun timnya kalah 2-1 di babak pertama, Nasazzi memimpin rekan setimnnya di babak kedua, memimpin mereka untuk meraih kemenangan 4-2 dan membuat dirinya sebagai kapten pertama yang mengangkat Piala Jules Rimet.
Meskipun Uruguay gagal untuk mempertahankan gelar mereka pada tahun 1934, Nasazzi memenangkan Kejuaraan Amerika Selatan lagi (pada tahun 1935), sebelum pensiun pada tahun 1937 dengan 41 penampilan internasional.