2012 folgte in London Yamamuros Olympiadebüt. In der Qualifikation verpasste er in fast allen Einzeldisziplinen den Einzug ins Finale, lediglich im Mehrkampf schaffte er als 18. den Sprung in die Endrunde. Während des Mannschaftsmehrkampfes verletzte er sich am Sprung bei der Landung am Fuß und musste den Wettbewerb abbrechen. Auch zum Einzelmehrkampf konnte er nicht mehr antreten. Da Yamamuro im Rahmen des Mannschaftsmehrkampfes Wertungen am Pferdsprung und an den Ringen in die Gesamtwertung einbrachte, sicherte er sich mit der japanischen Mannschaft, zu der außer ihm noch Ryōhei Katō, Kazuhito Tanaka, Yūsuke Tanaka und Kōhei Uchimura gehörten, letztlich die Silbermedaille. Sie belegte mit 271,952 Punkten den zweiten Platz hinter China und vor Großbritannien. Yamamuros Verletzung zwang ihn zur vorzeitigen Rückkehr nach Japan, wo er zweimal am Fuß operiert wurde.