Algunos de sus papeles más destacados incluyen el de Kio Asuno en Mobile Suit Gundam AGE, Yumoto Hakone en Binan Kōkō Chikyū Bōei-bu Love!,[2]​ y Yūya Mochizuki en Another.

En 2012, desempeñó el papel protagonista de Kio Asuno en Mobile Suit Gundam AGE.

Al año siguiente, recibió el premio a "Mejor actor nuevo" en los Seiyū Awards junto con Nobunaga Shimazaki.

En 2016, Yamamoto obtuvo su primer papel importante en un musical interpretando a Allen Avadonia en Aku no Musume,[7]​ una de las canciones del proyecto Aku no Monogatari de Vocaloid.

También puede tocar el clarinete y se ha declarado un ávido consumidor de té con leche marca Lipton.