Parfois pressenti durant l'hiver 2006 pour devenir l'un des deux pilotes de l'écurie Super Aguri F1, Yamamoto se voit préférer dans un premier temps son compatriote Yuji Ide, et reste au Japon pour y entamer les saisons de Formula Nippon et de Super GT. Mais au GP de Grande-Bretagne au mois de juin, Yamamoto intègre finalement Super Aguri en qualité de troisième pilote, avant d'être titularisé en remplacement de Franck Montagny à partir du GP d'Allemagne en juillet 2006. Même s'il ne se montre pas particulièrement brillant et tient difficilement la comparaison avec son coéquipier Takuma Satō, il s'avère plus consistant que ne l'était Yuji Ide.