реальный и полный конфиг на котором можно это проверить: см ниже; log еще ниже.
это 100% вырожденный случай когда на моей системе наблюдается этот эффект -- всегда выдается 404
в браузере жмем SHIFT-RELOAD [чтоб видеть реальный ответ сервера а не состояние кэша браузера]

конфигурация севера: nginx версия 1.0.2 win32
OS: WinXP SP3 32bit
mime.types -- стандантная из дистрибутива

проверялось на браузерах GoogleChrome 11.0.696.68; InternetExplorer 6.0.2900.2512. результат идентичен

Пожалуйста подтвердите работоспособность на вашей системе.
Спасибо.
~Дмитрий
---------------------------------------------
worker_processes 1;

error_log logs/error.log;

pid logs/nginx.pid;

events
{
worker_connections 1024;
}

http
{
include mime.types;
default_type application/octet-stream;

sendfile on;

keepalive_timeout 65;

server
{
listen 80;
server_name squaredsystem.com;
root html;
}

server
{
listen 80 default_server;
server_name _;
return 404;
}
}
---------------------------------------------

76.118.72.57 - - [22/May/2011:02:06:00 -0400] "GET / HTTP/1.1" 404 570 "http://squaredsystem.com/" "Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 6.0; Windows NT 5.1; SV1; .NET CLR 2.0.50727; .NET CLR 3.0.04506.30)"
76.118.72.57 - - [22/May/2011:02:12:42 -0400] "GET / HTTP/1.1" 404 570 "http://squaredsystem.com/" "Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 6.0; Windows NT 5.1; SV1; .NET CLR 2.0.50727; .NET CLR 3.0.04506.30)"
76.118.72.57 - - [22/May/2011:02:12:43 -0400] "GET / HTTP/1.1" 404 570 "http://squaredsystem.com/" "Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 6.0; Windows NT 5.1; SV1; .NET CLR 2.0.50727; .NET CLR 3.0.04506.30)"
76.118.72.57 - - [22/May/2011:02:12:44 -0400] "GET / HTTP/1.1" 404 570 "http://squaredsystem.com/" "Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 6.0; Windows NT 5.1; SV1; .NET CLR 2.0.50727; .NET CLR 3.0.04506.30)"
76.118.72.57 - - [22/May/2011:02:12:45 -0400] "GET / HTTP/1.1" 404 570 "http://squaredsystem.com/" "Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 6.0; Windows NT 5.1; SV1; .NET CLR 2.0.50727; .NET CLR 3.0.04506.30)"

------------------------------------------------

Дополнение:
Если удалить из конфига
server
{
listen 80 default_server;
server_name _;
return 404;
}
то запрос с SHIFT+RELOAD на http://squaredsystem.com/ проходит нормально

-----------------------------------------------

Спасибо