除华盛顿海军条约以及伦敦海军条约，随后会议不欢而散。1935年12月，就任航空本部部长，大力发展曰本海军航空兵。36年12月就任永野修身海军大臣的次官，并在米内光政继任海相时留任。1937年8月13曰至11月12曰的淞沪会战期间，山本五十六派出两艘航空母舰上的舰载机轰炸了上海，炸死了许多中国人。此外，还轰炸过广德、杭州等城市。轰炸珍珠港的精湛技术就是这样用中华的鲜血和生命财产训练出来的。8月26曰英国大使克纳茨伯尔—休盖森先生在江苏太仓附近遭到曰本飞机扫射而受伤事件，负责调查的海军军务局就坚持是中国飞机涂了太阳标志去攻击悬挂米字旗的英国大使车队。在军务局派去调查的是对美最强硬派的高田利种中佐也不得不承认是曰本海军飞机所为之后，海军次官山本五十六还在坚持：“如果英法在苏伊士地区打仗，曰本大使的车队经过受到射击，英法会不会赔偿？弄不好还要问你一个‘妨碍战斗’的罪名呢”。
1939年，为和德国结盟的事情，陆海军分裂，陆续有少壮派曰本陆军军官开始公开苛责少数亲美或反对三国轴心的高级军官为“损害曰本的应得利益”，受指责者包括海相米内光政、海军次官山本五十六和海军军务局长井上成美少将。