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。山本强烈地反对日军于1931年入侵中国东北，于1937年与中国爆发全面战争，以及反對加入德意日三国轴心，他的反對行為亦受到支持和德國、意大利結盟的日本陸軍及部份日本海軍大將反對。。1937年，中日战争中身为日本海军省次官的山本就日军在长江轰炸并击沉美军内河砲艦（）一事向美国驻日大使约瑟夫·格鲁道歉，此事使他成为日本右翼军人的刺杀目标。