Né à Yonezawa, préfecture de Yamagata, Yamanaka a commencé sa carrière artistique en tant que photographe, après une spécialisation en chimie. Plutôt que de développer une carrière dans la fabrication de poupées traditionnelles il rejoint le mouvement Sosaku Kokeshi (kokeshi contemporaines aux formes libres). Lauréat de plus de vingt entre 1962-1989.
Influencé par le bouddhisme, l'artiste recherche les jeux de couleur et grain du bois, les formes nettes et tranchées. Les couleurs sont toujours douces, doivent évoquer celles de l’arc en ciel, celui ci étant «l'état le plus élevé possible avant d'atteindre le Nirvana». Les visages sont expressifs avec une économie de moyens - Les coiffes parfois évoquent le « chignon de bouddha ».
Yamanaka Sanpei travaillait seul chaque pièce, et signait d'une touche large.