Escriba unha continuación para este parágrafo - Yamaguchi compitiu como un dezaoito anos de idade e membro do equipo xaponés en dúas probas de relevo de estilo libre nos Xogos Olímpicos de Verán de 2008 en Pequín. A pesar de perder o lugar individual nos 200 m estilo libre, conseguiu ocupar o cuarto lugar nas probas olímpicas en Tokio (2:01.64) para gañar unha selección absoluta no equipo de relevo. Equipo con Haruka Ueda, Maki Mita e Emi Takanabe no relevo de estilo libre de 4 × 200 m
Na final, Yamaguchi nadou a segunda parte cun tempo de 1:58.51, pero o equipo xaponés tivo que conformarse co sétimo lugar en 7:57.56. Yamaguchi tamén participou no relevo de estilo libre de 4 × 100 m, xunto con Ueda, Mita e Asami Kitagawa, pero perdeu a final dos 8 primeiros por 0.08 de segundo nun tempo preliminar de 3:39.25.