Sakon Yamamoto doit sa rentrée en Formule 1 à l'incompétence d'un de ses compatriotes en la matière.

Sakon Yamamoto commence sa carrière par le karting en 1994 à l'école de kart de Suzuka. Il montre quelques talents et débute en championnat dès l'année suivante, dans la catégorie RSO du championnat de Suzuka, et en 1996, dans la catégorie FR, il remporte son premier succès. Et en 1997, à l'âge de 15 ans, c'est déjà la consécration dans le championnat local, dans la catégorie FA-2. En 1998, il passe cette fois au championnat All-Japan de karting, et c'est lors de sa seconde saison qu'il remporte le titre national dans la classe FA. L'année suivante, Sakon continue de courir en karting dans une autre catégorie, où il termine troisième du championnat, mais il retourne également à l'école de course de Suzuka, pour passer aux monoplaces.

Dès 2001, le pilote nippon délaisse les petits kartings au profit d'une Formule 3 avec laquelle il court le championnat japonais. Pour une première saison, et compte tenu de l'écrasante domination de Benoit Treluyer, c'est un début très satisfaisant avec une quatrième place au classement. Il fait quelques apparitions au championnat britannique, sans aucun succès. Sakon décide de partir en Europe pour la saison 2002 afin de parfaire sa formation dans le domaine du pilotage. Engagé par GM Motorsport, il participe au championnat allemand de F3.

Mais par rapport au championnat nippon, il est en nette régression, il se classe au mieux huitième en course, traîne le reste du temps au-delà du top dix et manque même la qualification sur le Nürburgring. Il doit poursuivre la saison avec une autre équipe, sans obtenir de meilleurs résultats. Le japonais va persévérer et rempile une année supplémentaire en Formule 3, mais dans le championnat EuroSeries avec l'équipe Superfund. Comme l'année précédente, pas de grandes réussites, il se classe au mieux en neuvième position en course.

Aussi, pour la saison 2004, il retourne au bercail, et retente sa chance dans le championnat All-Japan. Et tout de suite, cela va bien mieux : quand il termine, c'est toujours dans les dix premiers, et sa saison se finit en apothéose avec une victoire à Motegi. Une année plutôt satisfaisante, et le voilà grimpant les échelons et propulsé en Formule Nippon, l'équivalent du GP2 au Japon. Il court également quelques courses en GT. A la fin de l'année, l'équipe Jordan fait de lui, le temps de sa course nationale de F1, le troisième pilote, habilité à courir lors de la première séance d'essais libres. Il termine vingtième de la séance, devant les deux titulaires, avec près d'une seconde d'avance sur Narain Karthikeyan, près de deux secondes d'avance sur Tiago Monteiro !

En 2006, l'équipe Super Aguri fait son entrée en F1, et au bout de quelques courses, son pilote Yuji Ide, à l'origine de l'accident d'Albers à Imola, est prié de ne plus courir en F1. Il est remplacé par le français Franck Montagny. Sakon, qui court toujours alors en Formula Nippon, devient le troisième pilote de l'écurie à compter de la manche britannique. Il fait son entrée en tant que titulaire dès Hockenheim, sans grand succès puisqu'il abandonne après un tour. Sakon ne fait pas de miracle au volant de la Super Aguri et reste abonné à la dernière ligne, loin de son équipier et compatriote Sato. A cause d'un matériel très fragile, il doit même attendre sa cinquième course à Shanghai pour voir le drapeau à damiers, en seizième position. Point positif, il réalise le septième meilleur tour en course au Brésil, ce qui est impressionnant sur un tel matériel.

Pour 2007, Aguri Suzuki lui préfère le pilote britannique Anthony Davidson et Sakon est relégué au poste de pilote essayeur. Il s'engage alors en GP2 en espérant ainsi se faire remarquer auprès des écuries de F1. Hélas pour lui, son aventure au sein de l'équipe espagnole BCN ne sera pas glorieuse, puisqu'il ne parvient pas à inscrire le moindre le point. Cependant, en juillet, il retrouve à la surprise générale une place de titulaire en F1 avec la petite écurie Spyker, en remplacement de Christijan Albers. Il commence certes bien mal en sortant rapidement de la piste à Budapest, mais par la suite, il se montrera fiable en finissant toutes les courses, à défaut d'être rapide. Il obtient même son meilleur résultat en carrière à domicile à Fuji, en finissant douzième. Cependant, à aucun moment il ne menacera son équipier, le talentueux Adrian Sutil.

Après cet intérim, Yamamoto n'est pas conservé par Spyker, devenue Force India, mais obtient par contre pour 2008 le poste de troisième pilote essayeur chez Renault. Cette position très subalterne ne lui permettra pas d'effectuer beaucoup de kilomètres au volant de la R28. Ainsi, comme l'année précédente, il retourne en GP2, en débarquant à la mi-saison dans la prestigieuse écurie ART, en lieu et place de Luca Filippi. Mais une nouvelle fois, Sakon est transparent, étant totalement dominé par son équipier Romain Grosjean. Il n'inscrit que trois petits points, obtenus grâce à une quatrième place à Budapest.

Toutefois il parvient à conserver son volant dans l'équipe pour la saison 2008-2009 des GP2 Asia. Il y est à nouveau décevant et ne signe qu'un seul podium en Chine.

Yamamoto n'obtient aucun engagement pour la saison 2009, ainsi que début 2010. Alors qu'il semble destiné à finir aux oubliettes de l'histoire, le Japonais est soudainement engagé en mai 2010 par la minuscule écurie espagnole HRT, comme pilote d'essais et de réserve. Il fait ainsi son retour en Formule 1 lors des essais du vendredi du Grand Prix de Turquie. De plus, les deux pilotes titulaires Bruno Senna et Karun Chandhok étant en difficulté avec leurs commanditaires, un de leurs baquets lui semble promis à court-terme. C'est ce qu'il advient le 8 juillet 2010, jour où il remplace au pied levé Senna pour disputer le Grand Prix de Grande-Bretagne. Ce Grand Prix seulement, car il est prévu que Senna reprenne sa place à la course suivante. Un joli tour de manège qui s'explique facilement. Sanho Human Services, le principal sponsor du Japonais, débourse 500 000 euros à HRT pour chaque course disputée par son client. Dans ces conditions, il est logique que Yamamoto devienne titulaire en lieu et place de Chandhok. Il dispute ainsi sept courses au cours de la seconde partie de la saison, et comme à son habitude se montre solide à défaut d'être rapide.

Il n'abandonne qu'une seule fois à Hockenheim et parvient même à devancer Senna sur la grille en Corée. Toutefois, il entre bientôt en concurrence avec Christian Klien, l'autre pilote d'essais de HRT. L'Autrichien s'étant trouvé un sponsor avant le Grand Prix du Singapour, il remplace Sakon, officiellement malade, pour cette manche puis pour les deux dernières courses de la saison au Brésil et à Abou Dhabi.

En 2011, il est nommé pilote de réserve pour quelques courses chez Marussia Virgin Racing. Sans volant pour 2012, Sakon va de nouveau s'éloigner des circuits avant de revenir éphémèrement en 2014 pour deux courses dans le championnat de Formule E.