倒是全体官兵一时愣住了。当时，日本海军航空队的飞行员以其精练的飞行技术而桀骜不驯，加之受英国皇家海军航空队的影响，他们多数蓄着长发，纪律松弛。虽然他们对山本的命令感到不满，却找不到山本的人影。因而只好在一周后全部剃成光头。在山本的严格要求下，不到1个月的时间，霞浦航空队的风气已大为改观，反对他的现象也无形中消失了。一名当时与山本共过事的人在谈到这时期的山本时说：“他寡言少语，不轻易发表意见，但他对他的下属却有着一种不可思议的魅力。”
山本到任后，抓紧一切机会学习有关航空的知识，阅读了大量的有关书籍，每天挤时间坚持接受几小时的飞行训练。结果40岁的山本终于达到了单飞教练机的程度。
随着山本对航空知识更详细全面的了解，逐渐使他相信未来的海军航空兵完全有可能弥补日本海军主力舰与英美的差距。山本相信他设想的有针对性的训练计划，能够为日本建立一支航空母舰特混舰队打好基础。为此，他在霞浦航空队利用码头和模拟飞行甲板的驳船实行了严格而近乎残酷的训练，训练标准完全从实战出发。无论是细雨霏霏的白昼，还是伸手不见五指的黑夜，适应各种天候的飞行降落训练夜以继日。结果在训练中发生事故而死亡的事件大幅度增加。山本将死亡人的名字记下来，挂在自己的办公室，每当有新学员入队时，都要首先向死亡名单敬礼，以激发队员的好勇斗狠性格。1925年10月2日，山本发起创建了霞浦神社。在发起倡议书中山本写道：“本队自创建以来殉职者已有20余名，每年之所以设坛招魂祭祀以迎其在天之灵，不仅出于对牺牲者当然之礼仪，而且还在于继承已故战友之遗志，加倍奋起吾人之雄心壮志，以期我航空界之飞跃发展，慰先辈僚友之神灵。为进一步彻底贯彻这一宗旨，兹在队内创设神社，不论是壮烈殉职者还是不幸病故者，一概合祭其灵魂，如日夜膜拜此神殿得经常维持清新之心志，即足以告慰故友在天之灵。”
1925年12月，山本在霞浦航空队任职15个月后，又接受了新的委任，再度出使美国，任日本驻美大使馆副武官。霞浦海军航空队的官兵对他的离任，感到非常惋惜，他们已经习惯了山本的严格训练。如果说在山本之前霞浦航空队还处于模仿阶段的话，那么山本在其不长的任期内，已大大地改变了这一旧貌，使日本海军航空兵走上了独立发展的道路。1926年1月21日，当山本乘“天洋丸”驶出横滨港起程前往美国的时候，航空队的飞行员们驾驶整整一个中队的飞机，出现在“天洋丸”上空，并作俯冲动作掠过船头，以示同他们副队长的惜别。据说以这样隆重的仪式同一个人告别，在日本海军历史上是前所未有的。
◎两眼紧盯美国航空动向
第二次赴美期间，山本五十六两眼紧紧地盯着美国航空界的发展，对美国航空界的考察使他更加坚定了自己“航空制胜”的思想，而且，他还进一步认为，日本海军应当坚持“航空第一”的作战思想。
20年代的美国，飞机制造业在世界居领先地位。自1918年世界上第一架实用的全金属飞机问世后，强度大和重量轻的钢铝镁合金在整个20年代继续迅速发展，将这些成果付诸实用的时机已经成熟。新式飞机的不断问世，导致航空事业异常兴旺。就在山本来美国的前一年，世界航空界竞速赛和远距离飞行赛的最兴旺时期开始了。这一年，吉米·杜利特尔驾驶的一架美柯蒂斯R3C-2型飞机在竞速赛中获胜，平均时速达232.5英里。1926年一架意大利产的马基浮筒式水上飞机获胜。1927年5月，年轻的美国人查尔斯·林德伯格驾机征服了大西洋，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，全程3600英里，历时33个半小时。第2年，一个德国人反向飞越了大西洋。同年5月和6月，一名英国人又驾机飞越了太平洋。竞速和创纪录飞行，既使全世界的航空界在沸沸扬扬中获得不断发展，又昭示了飞机在征服空间距离方面无比广阔的前景。
山本五十六正是在这样一个航空技术得到迅速发展的背景下再次来到了美国。
在此次来美国后两年多的时间内，山本五十六在考察美国航空发展动向方面下了很大的功夫。山本五十六和他的助手山本亲雄、三和义勇的主要任务就是搜集美国各方面的军事情况。除了正常的工作之外，山本总是把自己的目光盯在美国有关飞机的消息上面，他特别叮嘱山本亲雄、三和义勇要注重搜集有关美国航空界的情报，并对他们说：“要想使情报工作卓有成效，就必须从平时做起，像一个真正的谍报员那样注意一点一滴地积累和搜集有关情况。”他认为，只是到感到需要时才去搜集情报是根本收不到理想效果的。
山本五十六对于日本国内、特别是海军上层对发展航空力量的淡漠与麻木感到十分地担忧和不满。东京经常发来一些电报要求他们搜集情报，但没有一项是针对飞机与航空的。每当三和义勇拿着这些电报来向山本五十六汇报时，他总是把电报往边上一扔，连看一眼也不看地对三和说：“净是些临渴掘井的命令，放着，别理它！”在山本的眼里，这种电报根本不值得去重视，与其为之去浪费时间，还不如去同他的赌友——一位绰号叫“地瓜先生”的美国海军上校去赌上两把，这样既能从美国人身上赚点小钱，同时还可能获得一点航空方面有价值的情报呢。