23年山本晋升为海军大佐，1924年就任日本海军霞浦航空队教育长兼副队长，重视不在华盛顿海军条约裁减范围之内的海军航空兵建设，并将自己的专业从炮术转为航空兵。1928年山本首次指挥军舰，成为五十铃号轻巡洋舰（长良级轻巡洋舰第二舰）的舰长。此后又调任赤城号航空母舰舰长。 由于上级认为参加裁军谈判的外交官们需要一位海军军官陪同，山本于1930年作为海军少将参与伦敦海军会议，并于1934年再次以海军中将的身份参与第二次伦敦海军会议。山本是海军航空兵的坚定支持者，此后历任海军航空本部技术部长和第一航空战队司令官