1933年，他主持设计成功远程陆基机“八试特种侦察机”，1934年成功地改造为“九试中型陆基轰炸机”，1936年投入大批量生产，被称为“九六式陆基轰炸机”。这种飞机在当时世界各国中，技术和攻击力堪称一流。
山本五十六在任航空本部部长期间，每月至少要到三菱重工业公司和名古屋的飞机制造工厂去访问一到两次，并且想方设法争取三井、住友和日立三大公司参与航空工业的发展。此外，他还经常到曾经工作过的霞浦海军航空队探视，给予海军航空事业高度关注。
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