Nardi, för närvarande rankad som världens 123:e bäste spelare, spelade på en betydligt högre nivå än vad hans ranking antyder.
– Det här är ett mirakel. Före kvällens match visste ingen vem jag var, sa en lycklig Nardi efteråt.
Matchen bjöd på, utöver imponerande spel av Nardi, en diskussion mellan domaren och en tydligt irriterad Djokovic, som tyckte att Nardi felaktigt tilldelades en poäng.
Djokovic har nu förlorat fem av sina sju senaste matcher mot italienska spelare, bland dem tre stycken mot världstrean Jannik Sinner, som senast slog serben på väg mot titeln i Australian Open.
– Han förtjänade att vinna. Jag var mer överraskad över min nivå, den var riktigt, riktigt dålig, sa Djokovic efter matchen.