Né dans la préfecture d'Ishikawa, il fait des études de design à l'université d'Art de Kanazawa. Il entre comme intervalliste dans le studio Ghibli en 1996. Il travaille sur plusieurs courts métrages du studio comme simple animateur (Mei to Konekobasu) ou directeur de l'animation (La Colline aux Coquelicots). Il collabore avec Hayao Miyazaki sur plusieurs films parmi lesquels Ponyo sur la falaise, Le Voyage de Chihiro, Le Château ambulant, Les Contes de Terremer, et Le Vent se lève. Dans l'esprit du maître qui en signe le scénario, il réalise son premier film Arrietty, le petit monde des chapardeurs, sur un groupe de lutins espiègles qui pillent les maisons mais n'emporte que le strict nécessaire. Ce conte amusant avait fait l'objet d'une précédente adaptation, Le Petit Monde des Borrowers de Peter Hewitt avec des acteurs réels. Souvenirs de Marnie, inspiré d'un roman de Joan G. Robinson est l'histoire assez sombre d'une gamine asthmatique qui découvre une autre fillette qui vit dans un manoir au milieu des marais. Le studio Ghibli connaît une grave crise financière en 2014 après plusieurs échecs comme Le Vent se lève et Yonebayashi décide de quitter Ghibli pour fonder le studio Ponoc avec d'anciens collaborateurs du précédent studio. Il poursuit sa carrière avec Mary et la Fleur de la Sorcière où une gamine découvre une fleur magique qui lui permet d'entrer dans une école de Magie. Souplesse du trait, soin apporté aux décors, profondeur des sentiments font de ce cinéaste le digne héritier de son maître Myazaki.
FILMOGRAPHIE :
SOUVENIRS DE MARNIE
(2014)
2014 :
2017 :
SOUVENIRS DE MARNIE (Omoide no Mâni)
MARY ET LA FLEUR DE LA SORCIÈRE (Meari to majo no hana)