Après avoir abandonné ses études, il suit une troupe théâtrale, puis entre à la Shochiku en 1933, comme assistant réalisateur, notamment de Naruse et Shibuya. Il passe alors à la PCL (plus tard Th) en 1935, avec Naruse, et réalise son premier film, Mademoiselle (Ojosan), en 1937. L'année suivante, il adapte la Symphonie pastorale d'André Gide, sous le titre Den'en Kokyogaku, ce qui lui confère déjà une certaine réputation à l'étranger. Après la guerre, il fait partie des grévistes de la Th en 1947- 48 et, ayant quitté la compagnie, se tourne vers la production indépendante progressiste, liée au mouvement communiste, alors très actif. Il participe à la création de la société Shinsei Eiga Sha, animée par le critique Akira Iwasaki, et il en signe la première réalisation, Ville de violence (Boryoku no machi, 1950), basée sur des faits réels relatés par le journal Asahi. Suivent, en 1952, Zone de vide /ou la Vie de caserne (Shinkuchitai), film violemment antimilitariste, et Tempête sur Hakone (Hakone no fuunroku), décrivant une révolte paysanne à l'époque féodale. Mais c'est sans aucun doute Quartier sans soleil (Taiyo no nai machi, 1954), adapté d'un roman prolétarien relatant les hauts et bas d'une longue grève dans une imprimerie des années 20, qui le révèle en France, en même temps que Tadashi Imai avec Ombres en plein jour. Il signe ensuite Journal des herbes flottantes (Ukikusa nikki, 1955) narrant les péripéties héroï-comiques d'une troupe théâtrale de gauche et, surtout, l'Incident de Matsukawa (Matsukawa jiken, 1960), une affaire d'accident ferroviaire qui fit scandale à l'époque. Dans les années 60, Yamamoto se tourne plutôt vers la comédie sociale, Histoire d'un voleur japonais (Nippon dorobo monogatari, 1965), ou les films de genre (Shinobi no mono, 1962), et, tout en restant fidèle à sa ligne progressiste, rentre dans le système des compagnies.
