Täytä seuraava lause: Yamaguchi kilpaili kahdeksantoistavuotiaana ja japanilaisjoukkueen jäsenenä kahdessa vapaan tyylin risteilytapahtumassa Pekingin kesäolympialaisissa 2008. Vaikka hän ei päässyt 200 metrin vapaaseen tyyliin, hän onnistui sijoittamaan neljänneksi Tokion olympialaisissa (2:01.64) ansaitsemaan suoran valinnan risteilyjoukkueeseen. Haruka Uedan, Maki Mitan ja Emi Takanaben kanssa
4 × 200 metrin vapaata rataa -finaalissa Yamaguchi ui toisen vaiheen 1:58.51, mutta japanilaisjoukkue joutui tyytymään seitsemänneksi sijalle 7:57.56. Yamaguchi osallistui myös 4 × 100 metrin vapaata rataa, yhdessä Uedan, Mitan ja Asami Kitagawan kanssa, mutta jäi kahdeksan parhaan joukon finaaliin 0,08 sekunnin erolla 3:39,25:n ennalta-arvioinnin aikana.