Jamamoto začal se svou závodní kariérou v roce 1994 v motokárové závodní škole na okruhu v Suzuce. Od roku 2001 závodil s monoposty Formule 3, největší úspěch s nimi však získal jen v Japonsku. Ještě téhož roku se rozhodl zkusit své štěstí v Evropě. Odjel pár závodů v britském mistrovství F3, ale ani jednou nebodoval. V roce 2002 neúspěšně závodil v německém mistrovství F3, v sedmnácti závodech ani jednou nebodoval. V roce 2003 závodil v evropské sérii F3, ale opět nezískal žádný rok. Kvůli svým neúspěchům v Evropě se rozhodl vrátit se do Japonska, zde v roce 2004 závodil opět ve formuli 3.
Další sezonu závodil ve Formuli Nippon, kde získal celkové desáté místo, a také se účastnil závodů Super GT s vozem ToyotaSupra. Během japonské grand prix byl třetím pilotem týmu Jordan a zúčastnil se pátečního volného tréninku.[1] O rok později ještě odjel celkem 6 závodů v Japonsku. Od června 2006 se stal testovacím jezdcem týmu Super Aguri F1. Pro sezonu 2007 zůstal testovacím pilotem Super Aguri, později nahradil Christijana Alberse v týmu Spyker. V témže roce a v roce 2008 se neúspěšně účastnil závodů GP2. Od roku 2008 je testovací pilot týmu Renault.
Formule 1
2006: Super Aguri
Od 8. června, konkrétně od britské grand prix, se Jamamoto stal testovacím a zároveň náhradním jezdcem týmu Super Aguri. Od německé grand prix nahradil ve druhém voze Super Aguri do konce sezony Francka Montagnyho. Ovšem při svém prvním startu ve formuli 1 měl smůlu. Během volného tréninku zničil nové šasi SA06 a startovat musel ve starší specifikaci SA05. Navíc v závodě musel po prvním odjetém kole odstoupit kvůli mechanické závadě.[2] Dokončit závod se mu podařilo až v Číně, a to na 16. místě, ovšem se ztrátou 4 kol na vítěze.[3]
Nakonec se Jamamotovi podařilo dokončit i poslední dva závody, ve kterých si už vedl o mnoho lépe, než v předchozích grand prix. Pro další sezonu byl Jamamoto potvrzen jako testovací jezdec Super Aguri. Zároveň se však účastnil závodů GP2 v týmu BCN Competicion, později nahradil Christijana Alberse v týmu Spyker.
2007: Spyker
Poté, co byl ze Spykeru po britské grand prix vyhozen Christijan Albers, se na startovním roštu uvolnilo jedno místo. Poté, co ho v evropské grand prix nahradil Markus Winkelhock, bylo 26. července potvrzeno vypůjčení Sakona Jamamota od Super Aguri, pro zbývající závody sezony 2007. Při svém prvním závodě ve Spykeru, v maďarské grand prix, však havaroval už v sedmém kole.[4] V dalších pěti závodech se mu už dařilo lépe. Všechny je dokončil, nejlépe skončil dvanáctý v domácím závodě ve Fudži. V posledním závodě měl Jamamoto kolizi s Fisichellou, který nedobrzdil do první zatáčky a když se snažil vrátit na trať, tak najel před Jamamotův vůz, a Jamamoto už kolizi nemohl zabránit.