就这样，山本取消了近藤的迎接计划，高松宫前来报到时，没有受到任何人的迎接。但是，在高松宫报到后，山本以个人的身份，用对待亲王殿下的礼节，亲自到高松宫处进行了拜谒。
从这一件小事当中，可以看到山本五十六在治军方面的与众不同之处。
山本五十六在“长门”号作战室。尽管山本五十六很不情愿在永野修身手下当次官，但在实际工作中他还是极力地配合着永野修身的工作。
1937年初，政友会和民政党对于军部干预政治进行了激烈的批判与指责，并指名陆军大臣、后来出任侵华华北方面军总司令的寺内寿一应该剖腹自尽，与军部发生冲突。而陆军的态度更是强硬，陆相寺内寿一甚至提出，要政党反省，并主张内阁召集会议，解散国会。山本五十六在解散国会问题上极力支持永野表示反对。但是，永野修身则始终在这一问题上左右摇摆不定。后来尽管国会没有被解散，但陆军拒绝与政府合作，从而导致了1月23日广田内阁的垮台。宇垣一成奉命在广田之后筹组新内阁，也由于陆军的再次拒绝合作也宣告流产。
后来林铣十郎大将出面组阁成功，很明显，在新内阁的海军省中已经没有永野修身的位置了。经山本五十六极力的斡旋争取，日本联合舰队司令米内光政取代永野就任了海军大臣，从而开始了海军省米内——山本体制时代。而永野修身则毛遂自荐，去接任了米内联合舰队司令长官的职务。
林铣十郎内阁自组阁之初就备受煎熬。自2月2日组阁至5月31日总辞职，历时不足四个月，可谓短命矣。
继林铣内阁之后的总理大臣是近卫文磨，这是他第一次组阁。
在近卫内阁执政期间，山本五十六和米内光政依然在海军省任职。
米内光政非常信任山本。他们两个人早在海军炮术学校时就吃住在一起，闲暇时还经常在一块练剑，锻炼身体。那时，米内是大尉，山本是中尉。共同生活和工作，使他们彼此非常了解，并建立起了深厚的友谊。
在海军省米内光政经常对人说：“我有山本这样一个好的助手，工作非常轻松。”
米内每次参加内阁会议回来，总要把内容详细地告诉给山本，好像下属对上司汇报一样。山本有时也很坦率，毫无恶意地指出米内的缺点。他曾跟米内开玩笑说：“大臣的头脑也许不那么精明，嘴也不善言辞，但有个宽大坦荡的胸怀，为人正直，办事公道。”
在公开场合，山本五十六在大臣米内的面前总是非常地恭敬，他从不坐下，总是笔直地站立着聆听米内的训示。有时，米内也感到很不好意思。然而，公事过后，他们相处得却十分自然，有说有笑，无所不谈，丝毫也见不到大臣和次官身份差别的影子。
当时副官兼大臣秘书的松永敬介少佐曾深有感触地说：“如果说米内是斧子，那么，山本便是矛。”关于山本，他还有过这样一段记述：
我觉得他有一种独有的敏锐性，明察秋毫。他对他每一个部下都了如指掌，但从未苛责过任何人。由于他能看透每个人的心，所以，他的部属都觉得有一种威迫感。当你和他接触时，你就会很快发现，他有着非凡的洞察力，绝不是一个普通的人。有人曾问起我：“在他这样像刀锋一样敏锐的人手下工作，不感到困难吗？”我一向没有这样的感觉。诸如在酒玉佛寺一类的场合，他虽然不会喝酒，但他和大家一起很融洽，自然，给人一种平易近人，和蔼可亲的感觉。当然，他对陆军中的那伙极端分子和他的政敌，则始终是冷酷无情的。
近卫组阁后不久，即1937年6月25日，山本的哥哥高野季八在老家长冈去世。山本的父亲和母亲早于1913年去世。季八死后，山本老家唯一的血肉骨亲便是他的姐姐嘉寿子了。得知哥哥病逝的消息后，山本立即赶回长冈，在高野季八的棺木中放置了很多他生前喜欢的野花。山本五十六在哥哥的灵前回忆起小时候他们一块在信浓川边捕鱼的情景，禁不住悲从中来，失声痛哭了许久。
蓄势待发
大和民族是一个极善于模仿别人的民族。
在第一次世界大战期间，日军所装备的为数不多的飞机，大部分是仿效法国和英国的飞机而制造的。第一次世界大战后，日本又改以德国为模仿对象。那时，只要外国制造出一种较先进的新式飞机，日本必少量引进，将之拆卸进行反复研究，在此基础上稍加改装，便定型投入批量生产。所以英、法的飞机厂家在谈到日本的飞机制造时，常常讥讽他们是“猴子民族”，说：“假如日本每次购人的飞机不是一架的话，那我们就感激不尽。”
而在20世纪30年代之前，由于日本工业制造技术特别是飞机制造技术基础非常薄弱，因此还不能独立制造飞机，日本的航空业仍十分地落后。
但是，山本五十六在海军界的异军突起，开始改变这一落后的状况。
1930年12月，山本五十六受命出任海军航空本部技术部部长。他对航空本部技术部的所有人员都灌输其“航空第一”的思想，此时，他明确指出，飞机将成为海战的主要兵器，由航空母舰和舰载机组成的海上机动部队将是决定海战胜负的骨干力量。同时提出：“日本海军的发展方向应从战列舰转向飞机。因为，飞机将是未来海战胜负的决定性力量。”山本是日本海军中公开提出这种新作战思想的第一人。在山本任航空本部技术部长期间，这种思想也就成了该部的工作指针。
航空本部技术部长这一位置为山本五十六充分推行他的打造航空兵计划提供了非常好的条件。他开始利用这一职位积极改进日本海军的鱼雷轰炸机和远程轰炸机，还把生产快速战斗机提到日程上来，为日本发动和参加第二次世界大战准备了大部分的战斗飞机，其中包括中型攻击机、轰炸机和著名的零式战斗机。
1927年5月，美国人林德伯格首次进行了一次单人从西向东飞越大西洋的中途不着陆飞行。在理论上持有明确认识的山本五十六，上任伊始就提出要大力进行飞机技术改造，制造有耐久力的全金属高性能飞机，实现国产化。他提出的口号是“一切国产化”，“使用国产品，否则就没有日本航空的独立和发展。”为此，1931年新增第14基地航空队，1932年成立集飞机维修、制造于一体的综合实验机构，大力进行开发研究。
针对美国海军的优势地位，山本首先考虑生产一种大型化的远程陆基机。他希望依靠这种远程飞机来有效地削弱美国海军的力量，以使在未来对美作战中，有利于力量上处于劣势的日本海军。他设想如果具有优势的美国海军舰队横渡太平洋向西进击日本的话，日本海军可以使用这种飞机，到近海以外的海域上空迎击美军，使美国舰队在未到达近海同日本舰队交战之前，力量就被削弱到与日本舰队差不多，甚或劣于日本舰队的程度。要实现这样的战略意图，海军可使用的只有飞机和潜艇，使用这种陆基远程轰炸机，还可以充分利用日本所占领的南太平洋各群岛，把这些岛屿作为日本“不沉的航空母舰”。
1933年，山本五十六设想的这种远程大型飞机研制成功，命名为“八”式特种侦察机（意为昭和八年即1933年研制成功）。1934年，进一步改造成“九”式中型陆基轰炸机，1936年投入批量生产，被称为“九六”式陆基轰炸机（意为日本天皇纪年2596年制造）。
日本海军在装备了这种飞机后，组建了木更津和鹿屋两个航空队，并在1937年全面侵略中国的战争中第一次投入屠杀中国人民的战场。但在中国空军的英勇反击下，日本所谓的“跨海战略大轰炸”遭到了可耻的失败。
那是在1937年“七七”事变后不久。为了进行大规模侵华战争，日本海军军令部于7月11日下令组建特设航空部队。两天后，日本海军本更津和鹿屋两个航空队合编为第4联合航空队，并迅速进驻台湾前进基地。8月13日，驻上海日军进攻中国守军，淞沪战役爆发。为配合陆军作战，中国国民党政府命令驻浙江广德的空军第2大队和驻江苏扬州的空军第5大队，分别主动出击，轰炸侵沪的日军和追击顺长江向东逃窜的敌舰，并命令驻河南周家口的空军第4大队和驻信阳的空军第9大队转战移防杭州笕桥机场和曹娥机场，支援淞沪陆军作战。结果中国空军在战斗中大显神威，不断轰炸停泊在黄浦江中的日本军舰和杨树浦码头登陆的日军。这种情况下，日军大本营急令驻本土九州大村基地和台湾新竹基地的木更津航空队、鹿屋航空队派出九六式陆基轰炸机轰炸杭州、广德、南昌和南京等地的中国空军机场，企图压制中国空军的活动，遂酿成著名的“八一四空战”。
8月14日下午，驻台湾新竹的日本木更津海军航空队派出11架飞机，飞越风雨交加的东海，飞临杭州笕桥机场上空。中国空军第4大队克服云雨天气困难，先敌赶到笕桥机场。在日机来袭前几分钟，由李桂丹率领的第4大队第21中队的9架飞机刚降落，因油料所剩无多正准备加油，第22和23中队的飞机尚在空中。此时，刚从南京赶到的高志航大队长接到海上情报站的通报：“云上有隆隆的机声，来自台湾方向，似向杭州飞来。”机场发布空袭警报，高志航下令：“飞机不要停车，一半起飞警戒，一半加油待机出击。”因当时机上没有空对空和空对地的无线电通信设备，便用布板信号指示第22和23中队留在空中截击敌机。中队长李桂丹一听敌情，当即率4架飞机起飞。高志航也登上刚飞到机场尚未加油的座机升空指挥。
当时笕桥一带正下着雨，日机借云层掩护，时隐时现。远途而来的笨重的“九六”式轰炸机在美制柯蒂斯-霍克一3型飞机面前，显得笨手笨脚。刚刚升空的大队长高志航率先击落一架敌机，开创了中国空战史上击落敌机的记录，成为第一位击落日机的中国飞行员。李桂丹在战友的配合下也随即击落一架。这次空战历时30分钟，中国空军以6：0的战绩首战告捷，戳穿了日军不可战胜的神话，日本“九六”式轰炸机留下了惨败的记录。
不过，在其后的战争中，日本的“九六”式轰炸机还是显示了它的优势，让整个世界对其海军航空兵的装备和训练水平大感吃惊。应当说，这其中渗透了山本五十六这个武夫不少的心血。虽然此时山本五十六已升任为海军省次长，但仍为“九六”式陆基轰炸机而感到自豪。
在担任了3年的技术部部长之后，1933年10月3日，山本五十六转任第1航空战队司令官，旗舰是航空母舰“赤城”号，舰长为冢原二四三大佐。
面对当时世界上飞速发展的航空技术，山本五十六心急如焚，因为他深知日本海军航空力量在世界上还是很落后的，要迎头赶上就必须付出加倍的努力。
为此，他决定从加强驾驶人员的培训开始，在主观上尽力缩小与世界强国的差距。他出任第1航空战队司令后，开始采取一种“魔鬼训练法”。
他把舰载机驾驶员分成数组，让他们轮流驾驶飞机在各种天候下拼命训练，昼夜不停。由于当时驾驶员的飞行技术不够熟练，而且飞机的性能也存在着缺陷，因此在这种高强度的训练中经常发生伤亡事故。为此，新闻界曾用讽刺和挖苦的口吻宣传说：“在摔落飞机方面，陆军和海军间确实展开了激烈的‘竞赛’。今天陆军在大村坠落一架飞机，明天海军一定要在吴市给你摔上一架看看；说不定哪一天，在追滨或者哪儿又会有一架飞机化为一股青烟。在最近的‘竞赛’当中，我们感觉，海军似乎已经占有一定的‘优势’。”
面对这种情况，舰队司令部恳求山本五十六放宽训练要求。
一向温和的山本五十六对司令部的态度非常愤怒，他反问道：
“这是命令吗？如果是命令，我只好遵从。如果仅是建议的话，就让我自己解决。日本航空部队起步已比欧美晚，若想成为一流的空军，非严格训练不可。”
针对部分官兵的怨言，山本五十六把各级军官召集到“赤城”舰上。他的脸色极为难看，极力克制着自己的情绪，对他们说：“日本舰队在航空方面落后于别国的海军，对日本而言，弥补这一差距的时间是不够的，因此必须承受这种紧张训练的代价。”
当山本五十六说着这些话的时候，他的内心既焦急又痛苦，他为留给日本海军航空兵的时间太短而焦急，他为那些在训练中遇难的官兵而感到伤心。但是，山本在心里告诫自己，这种高强度的训练必须坚持下去，否则日本海军航空兵将毫无出路可言，因此，决不能因为官兵的怨言便改变立场。
想到这里，山本五十六稳定了一下自己的情绪，继续说道：“我不能断言什么时候发生战争，但是时局的发展留给我们的时间已经不多了。如果我们今天放松对训练的要求，那么结果是什么呢？我请大家仔细想一想。”山本五十六沉默地望着大家，甲板上鸦雀无声，他似乎听到了官兵们心脏的咚咚跳动声。他突然之间受到了一种感动，他说不上来这种感动来自何方、由何而起，是为他自己的执著而感动呢，还是为官兵们的献身而感动？他说不清楚。他感觉眼角开始变得湿润，他把视线从官兵们的身上移开，望了一眼大海，然后继续说道：“我想，放松训练的结果是：我们今天少牺牲一个官兵，明天就要用牺牲十个作为代价！为了国家，请大家坚持按既定的方针加强训练！在训练中牺牲的飞行员跟战场上的烈士一样，他们将得到为国捐躯的荣誉，他们的家属将获得高额的抚恤金。”
山本五十六的话刚一说完，舰上便爆发出了一阵雷鸣般的掌声。他没有想到，第1航空战队的官兵们立场的转变竟是如此的迅速。
每逢有新的飞行员到“赤城”号上向山本报到，山本总是指着桌子前面墙壁上贴着的在训练当中牺牲的飞行员名单说：“你们到这里来工作，就要像他们一样把生死置之度外，树立一种为国家敢于牺牲的信念。要使日本海军航空队真正成为一支有战斗力的部队，除非把这样的名单贴满全屋。我看，你们今天应该做的事就是飞上天去在教官的指导下，完成几个筋斗动作，做上五六遍，然后再到我这里来报到。”
在山本任第1航空战队司令的这段时期内，他从没有对他的“魔鬼训练”放松过半点。但是，每当夜深人静之时，他总是拿出那些记载着训练中殉职人员的名单默默地问候他们的在天之灵，他经常一个人为此泣不成声。
在山本五十六的带领下，第1航空战队的战斗力得到了很大的提高，驾驶员们的飞行技术也有了明显的进步。