Với Yamaguchi thì "nước Nhật không nên bao giờ bắt đầu 1 cuộc chiến". Ông tiếp tục việc cho công ty Mitsubishi, nhưng trong giai đoạn này nền công nghiệp của Nhật Bản đang bị ảnh hưởng từ việc thiếu dầu mỏ và khan hiếm nhiên liệu.[1] Khi chiến tranh tiếp tục leo thang, thậm chí đã có lúc ông cân nhắc việc đầu độc toàn bộ gia đình bằng thuốc ngủ trong trường hợp Nhật Bản thua trận.[1]

Trong cuộc ném bom ở Hiroshima

Ông sống và làm việc ở Nagasaki, nhưng vào mùa hè năm ông đến Hiroshima trông một chuyến đi công tác cho công ty.[1] Vào 6 tháng 8 ông chuẩn bị về Nagasaki sau 3 tháng đi công tác xa nhà. Vào 8 h 15 ông đang đi bộ về nhà thì máy bay ném bom của Mĩ bắt đầu ném bom nguyên tử xuống cách con đường ông đi chỉ 3 km[1][2]. Yamaguchi kể lại rằng ông nhìn thấy các máy bay ném bom và hai cái dù nhỏ và trước đó có 1 ánh đèn flash lớn xuất hiện trên bầu trời, và tôi bị thổi bay[3] Vụ nổ đã làm vỡ màng nhĩ của ông, khiến ông bị mù tạm thời và để lại rất nhiều vết bỏng nghiêm trọng ở phần trên bên trái cơ thể. Sau khi lấy lại được sức lực, ông bò vào chỗ nấp, nghỉ ngơi và bắt đầu tìm kiếm đồng nghiệp[3]. Họ cũng đã sống sót và cùng nhau qua đêm trong một hầm trú ẩn trước khi trở lại Nagasaki vào ngày hôm sau.[3][4] Tại Nagasaki ông đã được chữa trị vết thương, và mặc dù băng bó rất nhiều, ông vẫn tiếp tục làm việc vào ngày mùng 9 tháng Tám[1].