Mãi tới năm 33 tuổi ông mới bắt đầu để tâm tìm vợ. Có rất nhiều con gái các đô đốc muốn kết hôn với ông, một người có nhiều triển vọng trong hải quân, nhưng Yamamoto từ chối hết, và chỉ muốn tìm một cô gái cùng quê với ông. Một hôm ông được giới thiệu với con gái một nông dân nuôi bò sữa, tên là Reiko. Reiko cao tới 1.6 thước và bị ế chồng vì cao quá. Ðàn ông Nhật vốn thấp nên không thích lấy vợ cao quá, nhưng thiếu tá Yamamoto không quan tâm đến chiều cao của Reiko, vì hầu như ông không hề có một mặc cảm kém cỏi nào. Một lý do nữa khiến Yamamoto thích Reiko là vì nàng rất mạnh khoẻ to con, và chăm chỉ làm việc. Ông biết cuộc đời một quân nhân rất nguy hiểm, có thể chết bất cứ lúc nào, nên ông cần một người vợ mạnh mẽ để có thể tiếp tục nuôi dưỡng con cái cho ông, nếu chẳng may ông tử trận.
Yamamoto viết cho Reiko một lá thư dài tỏ tình và xin gặp mặt. Vì biết Reiko không đẹp nên buổi hai người gặp nhau lần đầu, bà mẹ nàng chọn một căn phòng tối lờ mờ để Yamamoto không nhìn rõ Reiko. Khi Reiko bước vào phòng, và quỳ gối cúi chào Yamamoto thì hai người chịu nhau liền. Ðám cưới được cử hành ngay sau đó trong một ngôi chùa Phật giáo. Reiko theo chồng lên Ðông Kinh. Một hôm bà mẹ vợ lên thăm con gái, bà vô cùng kinh ngạc trước cảnh sống của con. Ðồ đạc trong nhà rất sơ sài, chỉ gồm có các thùng rượu làm bàn ghế. Khi Reiko rót trà vào một cái chén ăn cơm rẻ tiền mời bà thì bà cảm thấy bị xúc phạm. Reiko giải thích trong nhà không có chén uống trà. Nàng không muốn chồng bận tâm tới những việc nhỏ mọn trong nhà, trong lúc phải quan tâm đến quốc sự. Bà mẹ bắt hai người phải mua và dọn vào một căn nhà đầy đủ tiện nghi ngay.
Nhưng khi hai vợ chồng Yamamoto dọn vào nhà mới thì ông được lệnh đi học hai năm tại đại học Harvard của Hoa Kỳ, và để vợ ở nhà một mình. Môn học chính của Yamamoto là dầu hỏa. Ông học hành rất nghiêm chỉnh, khi nào có giờ rảnh rỗi, ông đi du lịch khắp nước Mỹ để quan sát. Nhưng cũng chính tại Hoa Kỳ, Yamamoto đã học hỏi nhiều về hàng không. Ông biết rằng chính hải quân đã giúp Togo chiến thắng hải quân Nga Sô tại eo biển Ðối Mã, nhưng trong tương lai, hải quân cần phải có không quân hỗ trợ. Ông bắt đầu chú ý tới việc đóng hàng không mẫu hạm.
Năm 1923, Yamamoto được thăng chức đại tá vào lúc 39 tuổi; ông trở thành chỉ huy trưởng trường huấn luyện phi công Kasumigaura. Vào những ngày ấy, ngành không quân không hấp dẫn với thanh niên Nhật, vì có rất nhiều tai nạn tử thương trong lúc tập bay, nhất là tập đậu xuống hàng không mẫu hạm. Nhiều tướng lãnh cao cấp không chịu bước lên máy bay, và nhiều gia đình không chịu gả con gái cho phi công. Nhưng Yamamoto có công cải tiến lại việc huấn luyện cho được an toàn hơn, và các khóa sinh phải tuân theo kỷ luật nghiêm khắc hơn. Ông đã có công phát triển ngành bay ban đêm, vì ông cho rằng phi cơ tấn công ban đêm sẽ có ưu điểm bất ngờ.
Sau 18 tháng chỉ huy trường huấn luyện phi công, Yamamoto được bổ nhiệm làm tùy viên quân sự tại Hoa Thịnh Ðốn. Lúc ấy Nhật gặp một trở ngại lớn cho việc phát triển hải quân. Sau đệ nhất thế chiến, Nhật Bản phải theo quy ước 5-5-3 với Anh và Mỹ, có nghĩa là Nhật Bản phải theo tỷ lệ như sau: Anh Mỹ được phép đóng 5 chiến hạm thì Nhật chỉ được phép đóng 3 thôi. Các chiến lược gia hải quân đồng ý rằng trong một cuộc hải chiến, lực lượng phòng thủ phải mạnh gấp rưỡi lực lượng tấn công. Nhật Bản muốn thay đổi tỷ lệ thành 7-10, nhưng Mỹ không đồng ý, vì như thế Mỹ chỉ còn 43% mạnh hơn. Tuy nhiên những chiến hạm mới của Nhật tối tân hơn, có hỏa lực mạnh hơn, và chạy nhanh hơn các chiến hạm Anh Mỹ.
Năm 1931 Nhật Bản bắt đầu chiếm Mãn Châu và Yamamoto được thăng chức đề đốc và chỉ huy ngành kỹ thuật hải quân. Yamamoto đã nghiên cứu và chế tạo những phi cơ phóng thủy lôi, và những phi cơ có tầm bay xa. Yamamoto cũng có công trong việc chế tạo một loại chiến đấu cơ nổi tiếng là loại chiến đấu cơ ZERO. Năm 1934 Nhật Bản muốn hủy bỏ quy ước 5-5-3 và Yamamoto được chọn làm trưởng phái đoàn Nhật tại hội nghị Luân Ðôn. Yamamoto đã cứng rắn đòi chấm dứt quy ước bất bình đẳng 5-5-3. Hội nghị Luân Ðôn kéo dài hai tháng và cuối cùng đi đến bế tắc và quy ước 5-5-3 không còn hiệu lực nữa.
Trong một bữa tiệc do người Anh khoản đãi, một thực khách hỏi Yamamoto tại sao ông không đồng ý với tỷ lệ hải quân 5-5-3. Yamamoto bỏ dao và nĩa xuống bàn và hỏi lại: "Tôi bé nhỏ hơn ông, nhưng ông có bắt tôi chỉ được ăn hai phần ba thịt trong đĩa của tôi không? Ông có cho phép tôi ăn đủ no không?"
Khi hội nghị Luân Ðôn tan vỡ, Yamamoto không đổ lỗi cho ai cả. Ông tuyên bố người ta chỉ cần một sự phòng vệ, đó là sự công bằng và tình thân hữu quốc tế. Các phái đoàn Anh Mỹ không tế nhị như thế, và đổ lỗi cho phái đoàn Nhật đã làm bế tắc hội nghị. Tuy nhiên nếu hội nghị thành công, nghĩa là quy ước 5-5-3 vẫn còn hiệu lực thì Yamamoto chắc không bao giờ gặp lại được vợ con. Ông vốn được coi là một người thân thiện với tây phương. Trong khi hội nghị Luân Ðôn đang tiếp diễn thì đảng Hắc Long đã công khai chủ trương sẽ ám sát Yamamoto và phái đoàn Nhật, nếu không hủy bỏ được quy ước bất lợi cho Nhật Bản. Trái lại, ngày Yamamoto từ Luân Ðôn về Ðông Kinh, ông được đón rước như một anh hùng, các đô đốc và đảng Hắc Long dẫn đầu hai ngàn người diễn hành, tung hô các khẩu hiệu "Banzai" chào mừng ông. Yamamoto được vinh dự vào Hoàng Cung để Nhật Hoàng Hirohito ban lời khen ngợi.