Il participe aux Jeux olympiques de 2012, à Londres, où il établit un nouveau record personnel dès les séries en 10 s 07 (+ 1,3 m/s). Il se classe ensuite sixième de sa demi-finale dans le temps de 10 s 10, et termine par ailleurs cinquième de la finale du relais 4 × 100 mètres[1].
En , lors des Universiades de Kazan en Russie, Ryōta Yamagata remporte deux médailles d'argent : sur 100 m où il s'incline devant le Sud-Africain Anaso Jobodwana, et au titre du relais 4 × 100 mètres avec ses coéquipiers japonais.
Le , il court le 100 m en 10 s 06 à Tottori ce qui lui donne la sélection pour les Jeux olympiques de Rio, où il remporte la médaille d’argent lors du relais 4 x 100 m.
Le , il atteint la limite des 10 s 00, avec un vent presque nul, à Osaka. Le , aux Jeux asiatiques de Jakarta, il remporte la médaille de bronze du 100 m et égale son record personnel en 10 s 00 (+ 0,8 m/s), derrière Su Bingtian (9 s 92) et Tosin Ogunode (10 s 00 également)[2]. En fin de compétition, il gagne le titre du relais 4 x 100 m avec ses coéquipiers en 38 s 16, devant l'Indonésie (38 s 77) et la Chine (38 s 89)[3].
En , il court en 10 s 01 avec vent nul à Osaka.
Bien que qualifié pour la finale du 100 m lors des Championnats d’Asie 2019 à Doha, en 10 s 18, il ne prend pas part à cette course.
En 2021, il bat le record du Japon du 100 m en 9 s 95[4].
