6 августа 1945 года, когда на Хиросиму была сброшена первая атомная бомба, Ямагучи находился там в командировке по делам судостроительной компании, на которую тогда работал. В результате попадания в зону взрыва он получил ожоги левой стороны тела. Спеша на следующий день на поезд, чтобы выехать из города, Ямагучи прошел в двух километрах от эпицентра взрыва и получил облучение остаточной радиацией.
Инженер вернулся в родной Нагасаки накануне 9 августа, когда американцы сбросили на этот город другую атомную бомбу. В поисках своих родных 13 августа Ямагучи снова оказался рядом с эпицентром взрыва, получив еще одну дозу радиации.
Ямагучи был единственным человеком, которого японское правительство официально признало присутствовавшим в обоих городах во время атомных взрывов.
По официальным данным, от атомных бомбардировок и их последствий в Хиросиме погибли 140 тысяч человек, в Нагасаки - 74 тысячи.