在伦敦国际裁军会议上，山本五十六表现出超人的谈判技巧，引起国际有关方面的重视。他首先在取道美国时，凭靠自己特殊的魅力，摸清了美国人的打算。到达伦敦后，又以话语打动英方有关人员，掌握了英国的企图，从而掌握了谈判的主动权。经过多次反复的外交较量，会议达成一个妥协性方案，即准许日本辅助舰的总吨位为美国的69.75%，但大型巡洋舰比例仍维持6：10，潜艇的比例与美国相等。日本在这次会议上基本上达到了舰队派主张的7：10的要求。然而，对于主张“空海军主义”，深信空军打击将成为海战最重要作战方式的山本五十六来说，最大的收获不是舰只建造吨位方面的胜利，而是裁军条约未对发展海军航空兵提出任何限制。
可是山本五十六苦心孤诣争取到的权益，却未能满足野心日益膨胀的军国主义分子的要求。他们攻击日本政府及谈判代表实行投降外交，要求废除“华盛顿条约”和修改“伦敦条约”。恰在此时，席卷全世界的经济大危机爆发了，日益激化的阶级矛盾推动日本法西斯主义走向新的高潮，在东方会议上确立的侵略扩张政策终于有机会全面实施。1931年9月18日，日本制造“柳条湖事件”，3个月内占领了中国东北全境。侵占东北的成功大大提高了军国主义分子的地位，法西斯罪恶活动开始变得肆无忌惮，日本国内出现了一系列的恐怖主义事件。在狂热的法西斯分子的煽动下，日本海军内要求打破国际裁军条约束缚的主张逐渐占了上风，企图在1935年“华盛顿条约”到期的情况下废除国际制约。于是，1934年9月，山本五十六作为伦敦海军裁军会议预备会议日本方面海军首席代表，参加预备会议。“顽强的山本”再次成为日本政府愚弄世界人民以掩盖其侵略扩张的罪恶工具。