С 1995 по 1998 год сыграл за национальную сборную Японии 58 матчей, в которых забил 4 гола. Дебют Ямагути пришелся на матч турнира Кубка Короля Фахда против Нигерии. После этой игры он смог закрепиться в основном составе сборной и провел за неё большинство матчей до 1998 года. В 1996 году он провел все матчи без замен на Кубке Азии. А в следующем году Ямагути помог национальной команде успешно пройти отборочные матчи и впервые отобраться на Чемпионат мира. На Кубке мира во Франции он провёл все три полных матча группового раунда, после которых Япония вылетела, после чего завершил карьеру в национальной команде.