近代における交通は、機械を利用した交通手段の発達なしに語ることはできない。その先駆けとなったのは、鉄道の発明である。鉄道の歴史は古く、現在見られるような鉄道のアイデアは、少なくとも2000年前に登場した。車輪で同じ場所を何度も往復すると、どうしても轍がのこってしまい、これが輸送の妨げとなり、能率的な移動が期待できなかった。そこで、木をしいて、轍ができないようにした。しかし、木だと、すぐ削れる、腐るなどの問題が起こった。そこで、木を鉄板にかえることにより、丈夫なレールができた。しかし、これでも、脱線が起こるという問題が起こった。そこで、レールをL字型にするなど、脱線しないよう工夫がされ、現在のエの字型に落ち着いた。しかしその動力は人力や馬力であった。今日のような原動機の動力を用いた鉄道の出現は1804年のトレビシックによる蒸気機関車の発明を待たなければならない。ただこの時点ではまだ実用に耐えるものでは無かった。実用化はスチーブンソン親子によってなされ、1830年、蒸気機関車による世界初の旅客鉄道がリヴァプール-マンチェスターに開通した。その有用性はすぐに認められ、以降、世界中で鉄道建設が進められることになった。ヨーロッパやアメリカでは19世紀中頃、日本では19世紀末から20世紀初頭にかけて、空前の鉄道建設ラッシュが起こり、現在も運行される主要な路線のほとんどはこの時代に、極めて短期間のうちに完成された。都市では路面電車や地下鉄が敷設され、市民に身近な交通機関となった。
山本はベルリンでリッベントロップやエーリヒ・レーダー海軍統帥部長官や日独協会会長のパウル・ベンケ提督らと会談した
1934年末にはハインケル社と日本海軍の間に急降下爆撃機の技術売却交渉が始まっており、交換条件として航空母艦赤城の技術提供をドイツ海軍が要望していた
急降下爆撃機の技術導入は空母艦載機の攻撃能力一新がかかった重要課題であり、九九式艦上爆撃機の完成に結実した
また、赤城の技術情報を得たドイツ海軍は空母グラーフ・ツェッペリンの建造に着手、1938年12月進水式を行った
日独間の対ソ提携の件はその夏以降、駐独陸軍武官の大島浩とリッベントロップの間で進められることになった
1935年（昭和10年）2月、シベリア経由で日本に帰国、東京駅に降りた山本を海軍大臣・大角岑生、外務大臣・広田弘毅等が出迎えた
山本は海軍を辞める意思を持ったが、堀に慰留された
山本はしばし故郷長岡で休養し、母校の学生達と交流する
第二次ロンドン海軍軍縮会議に赴く軍事参議官・永野修身から随行するよう要請されたが、先の予備交渉で懲りた山本は固辞した
4月に故郷長岡の阪之上小学校で演説を行い、日本人として重要な恩として「天皇の恩、親の恩、師の恩」を挙げ、「世の中に立って、国の為に尽くすことが、先生に対する生徒の、第一の恩返しになる」と語っている
12月、海軍航空本部長に任命される
横山大観から絵の呈上の申し出があった際には、全力で勤務にあたるため芸術にひたる余裕なしと述べて断っている
空軍独立論について、山本は陸軍が主導権を握ることを懸念して強硬に反対した
のちに太平洋戦争の島嶼戦において、陸海軍航空隊との指揮権を統一する提案が出た際も、一貫して反対している
海軍航空本部総務部長を務めていた時、直接の部下だった草鹿龍之介が山本のための機密費・接待費の捻出に苦労していることを知ると、山本は自ら海軍省と交渉に乗り出して金500円（当時価格）を獲得し、草鹿に渡している
航空本部長時代、手相骨相鑑定家の水野義人を海軍航空本部嘱託に採用し、山本は航空搭乗員採用試験の際に応募者の手相・骨相を鑑定させ、採用・不採用の参考としている
この頃、欧米列強は新世代戦艦（ポスト条約型戦艦）の開発・建艦を一斉に開始し、日本も大和型戦艦の建造計画をたてる
山本は航空本部教育部長・大西瀧治郎大佐と共に反対論を唱え、艦政本部と対立した
山本の航空主兵論と艦政本部長・中村良三大将の大艦巨砲主義論の対立は結論が出ず、軍令部総長・伏見宮博恭王の仲裁で、翌年7月に高等技術会議で大和型2隻の建造が決まり、マル3計画における3万トン級正規空母（翔鶴型航空母艦）2隻の建造も決まった
山本は「砲戦が行われる前に飛行機の攻撃により撃破せられるから、今後の戦闘には戦艦は無用の長物になる」と反対し、大和型戦艦建造に携わった福田啓二によれば、山本は福田の肩に手を置き「どうも水を差すようですまんがね、君たちは一生建命やっているが、いずれ近いうちに失職するぜ
これからは海軍も空軍が大事で大艦巨砲はいらなくなると思う」と語った
福田は不沈艦は無理でも沈みにくい船を作ると反論した
また、山本は九六式陸上攻撃機など攻撃機の量産で航空戦力の攻撃力を強化したが、大西瀧治郎と共に攻撃力にならない戦闘機を軽視したことで、戦闘機無用論者と見なされている
1936年（昭和11年）2月の二・二六事件では、反乱に賛同する海軍青年士官を一喝して追い返し、重傷を負った侍従長・鈴木貫太郎のために医者を手配している
総理大臣・岡田啓介の救出にも米内光政と共に関わった
二・二六事件における米内の対応を山本は高く評価し、後日、永野修身が海軍大臣を辞任する際、山本は米内を後任として推薦している
同年11月の長岡での講演会では、海軍を辞めたのち長岡で青年の教育を行う夢を語っている