Родился в Сиэтле 1 декабря 1912 в японской семье. Изучал архитектуру в Вашингтонском (19301934) и Нью-Йоркском (19341935) университетах. С 1945 работал в Детройте, сначала в фирмах «Смит, Хинчман и Гриллс», а в 1949 как партнер фирмы, основанной им совместно с Дж.Хеллмутом и Дж.Лейнвебером.
В 1951 получил премию Американского института архитектуры за жилой комплекс в Сент-Луисе, но в 1972 последний был разрушен как морально-устаревший и социально-обременительный (что обозначило один из рубежей упадка архитектурного модернизма с его рационалистическими утопиями). С годами присущая интернациональному стилю стилистическая стерильность все чаще сочеталась у Ямасаки с усилением образного начала за счет реминисценций готического, японского или исламского зодчества, но в первую очередь благодаря применению впечатляюще масштабных пространственных структур, техницистски обыгрывающих эстетическую категорию возвышенного. Среди построек зодчего консульство США в Кобе (Япония, 1955), аэропорт Ламберт в Сент-Луисе (1956); Мемориальный общественный центр Макгрегора (1958), штаб-квартира фирмы «Рейнолдс металс» (1959; оба в Детройте), аэропорт в Дахране (Саудовская Аравия, 1961), здание корпорации «Мичиган консолидейтид газ» в Детройте (1963), аэропорт Восточной провинции в Эр-Рияде (1985).
Известнейшим произведением Ямасаки явился Международный торговый центр в Нью-Йорке (созданный совместно с фирмой «Э.Рот и сыновья»), состоящий из пары гигантских 110-этажных башен, которые были в год завершения их строительства (1970) самыми высокими зданиями в мире. После того как эти небоскребы обвалились в результате атаки террористов (11 сентября 2001), они стали ретроспективно восприниматься как трагический символ современной цивилизации как таковой.
Опубликовал книгу Жизнь в архитектуре (A Life in Architecture, 1979).
Умер Ямасаки в Детройте 6 февраля 1986.