Yamamoto dilahirkan sebagai Isoroku Takano (?? ??? Takano Isoroku) di Nagaoka di Niigata. Bapanya adalah Takano Sadayoshi (?? ?? Takano Sadayoshi), samurai tahap rendah di Nagaoka-han. "Isoroku" adalah istilah Jepun silam bererti "56"; nama yang merujuk kepada usia bapanya ketika Isoroku dilahirkan.

Namanya sendiri merupakan satu komplot (intriguing) denganmana nama keluarga bapanya. Sebagai contoh, sekiranya seseorang Jepun mendapat malang seperti hanya mendapat anak perempuan, mereka akan mendesak salah seorang daripada menantu lelaki agar menukar nama keluarga bagi mengekalkan nama keluarga anak perempuan mereka. Juga bukanlah perkara luar biasa bagi menukar nama seseorang.

Pada 1916, Isoroku menukar nama akhirnya kepada Yamamoto, kerana Yamamoto merupakan nama yang dihormati dan tua dalam sejarah Jepun. Salah seorangnya adalah Tatekawa Yamamoto, yang menentang Maharaja dan tenteranya pada Pertempuran Watkamatsu, semasa perperangan Bosshin. Kerana dia merupakan salah seorang pemimpin pemberontak, apabila dia ditangkap, dia di penggal kepalanya di Watkamatsu. Disebabkan Tatekawa tidak mempunyai anak lelaki, Isoroku turut merupakan masa depan puak Yamamoto.

Menjadi perkara biasa di Jepun bagi seorang lelaki berkahwin bertujuan untuk mendapat anak lelaki bagi mengekalkan nama keluarga. Inilah yang dilakukan oleh Isoroku. Pada tahun 1918, dia mengawini Reiko, yang, secara ironinya, dari keluarga Watkamatsu. Mereka mendapat empat orang anak, dua lelaki dan dua perempuan.