一支进行细菌战的特种部队，有着不可告人的特殊的职能和重要的战略作用，所以，日本关东军对它采取了极为严格的保护措施。
1938年6月30日，日本关东军司令部发布了第1539号命令， 将731部队营区周围大约40个村屯、120多平方公里的地域划定为“特别军事区”。 “特别军事区”内的“甲号地段”为特别控制的“无人区”，不准中国人居住；在它的周边设立了界牌，上面写着“非特别军事区域内的人，未经批准不得入内，如有违者，依法论处”。拉滨线上的火车通过这个区段时，必须在前站放下窗帘，严禁旅客向车外张望。包括日本空军在内的任何飞机都不得飞越其上空，如发现违航者，可强迫着陆，否则予以击落。
不仅如此，731部队在日本侵略军中还占有特殊的地位。军部对其实行双重领导。它在序列上属于关东军，关于细菌武器的生产，使用等有关问题都由关东军司令官负责。在司令部内设有专门委员会，主席由参谋长担任，全面协调731部队的各种活动，行政指导部门是关东军司令部第1部（作战），业务主管部门是关东军军医处，1939～1945年，军医处长一直由细菌战的积极鼓吹者和支持者隆二担任。同时，731部队的最终决策权属于日本参谋本部。其所需科研人员、设备、原料等都由参谋本部直接掌管，细菌战的研究、生产及其成果等，均由关东军上报给参谋本部（或大本营）最后裁定。它的配备也与其他部队不同，人员级别高、机构庞大、设施先进。其中，有中将1名，少将4名、校官（佐级军官）80余名、判任官（委任官）和技师300 余名。731部队堪称日军中开支最大，待遇最优厚，学者最多，技术力量最强的部队，除部队自身的专家外，满洲医科大学等科研机构的许多学者、专家也无一不在其收罗之中。
731部队的部队长，1936年至1942年7月为石井四郎少将（后晋升为中将）；1942年8月至1945年2月为北野政次少将；1945年3～8月为石井四郎中将。731部队本部下设8个部。另外，还管辖设在孙吴、海拉尔、牡丹江、 林口等地的4个支队和设在大连的1个研究所。
8个部如下。
第一部为细菌研究部，北川大佐、菊地少将等曾任部长。第一部的主要任务是研究细菌战所需各种细菌的特性和培养、制造、使用等方法，以及实验（包括对人体实验）。该部下设从事鼠疫菌研究的“高桥班”、从事病毒研究的“笠原班”、 从事细菌传染媒介物——昆虫研究的“田中班”、从事冻伤研究的“吉村班”、从事赤痢研究的“江岛班”、从事霍乱研究的“凑班”、从事病理研究的“冈本班”和“石川班”、从事血清研究的“内海班”、从事伤寒研究的“田部班”、从事结核研究的“二木班”、从事药理研究的“草味班”、从事立克次氏体（包括跳蚤）研究的“野口班”、从事细菌对人传染适应性研究的“川上班”。
第二部为细菌实验部，初由太田澄大佐任部长。第二部的主要任务是， 在野外条件和战斗环境下，实际检验由第一部研制出的细菌的使用效能，并制造相应的细菌战等细菌武器。这个部除用动物和活人进行细菌实验外，还通过“八木泽班”从事植物病毒研究和传染试验；设置了“石井”动物饲养班和培殖细菌传染媒介物的分部；在正黄旗三屯西南城小沟设立了临时实验场，在安达镇东35华里的鞠家窑附近设置了靶场；还有为细菌实验服务的“航空班”、“无线电班”和“气象班”。
第三部，为防疫给水部，江口中佐任部长。这个部设在哈尔该市内的原“加茂部队”的旧址“南栋”。731部队本部迁往平房后，它改为第三部。其任务是负责关东军所属各部队的用水检查和消毒事项。它辖有滤水器制造厂和在哈尔该西郊杨马架子的秘密生产土陶瓷的“石井式”细菌弹壳制造厂；以及在平房的各类细菌武器的研制场所。
第四部，为细菌生产部，川岛清少将任部长。第四 部是名副其实的细菌生产工厂，经过研制，实验所取得的效果，都在这里进行培养和生产。该部初期设4 个生产课，1943年合并为两个分部。每个分部按照各自的分工独立进行多类细菌的制造，由柄泽班、有田班、朝北奈班和山口班完成从细菌繁殖到细菌武器装配的全套工序。其每月生产能力为培养各种细菌200～300公斤。
总务部，部长初期由中留中佐担任，后期由太田澄大佐担任。该部是731部队的中枢部门，权力很大，不仅负责整个部队的文秘、人事、财务、计划、后勤和劳工管理等工作，还负责与宪兵队联系和接收供细菌战实验使用的囚犯。它下设调查课，包括秋贞班、调查班、庶务班、兵要地志班、照明班、印刷班、电报室、图书室、邮政所；管理课，包括劳务班、工务班、建设班；庶务课，包括动力班、酒保、食堂、宿舍等；还有人事课、会计课、企画课、标本陈列室。其中，劳务班是管理、监督、调配中国劳工的机构。731部队从营建开始，日伪当局就从哈尔滨、阿城、海伦、佳木斯、牡丹江以及锦州、大石桥、海城等地强征和招骗了一批又一批劳工，在这里从事奴隶般的劳役。据调查， 在731部队盘踞平房的9 年间， 强征来的劳工达5000余人。在它的种种非人虐待和残酷迫害之下，除2000名本地劳工幸存外，其余3000多名外地劳工基本上都悲惨地死在这个魔窟里了。
第五部分：血腥屠杀——关东宪兵队及其暴行关东军第731部队罪恶（4）
训练教育部，部长初期由园田大佐担任，后期由西俊英中佐接任。它是专门培训从事细菌研究、实验生产和使用细菌武器人员的部门。下设卫生兵教育队、特种人员训练队、少年队等。据西俊英供述，自1944年以后， 每年都要为关东军部队至少要培养300名善于使用细菌武器的专门人才。前陆军审判材料。
器材供应部，部长由大谷少将担任。它除了负责生产细菌武器的各种器材、设备的贮存与供应外，还担负着实验动物的运输及各类菌苗、疫苗的贮存任务。下设第一、第二仓库和兵器库、菌苗库、血清库等。
诊疗部，部长由永山大佐担任。它负责日本人的疾病预防和治疗；设有诊疗室，日本军人家属医院等。佟振宇认为，诊疗部不是治疗一般疾病的部门。它是为在培植细菌过程中，不慎感染细菌的人进行抢救而设立的。因此，在魔窟内即使是日本人也要写保证书，保证将遗体交总部“处置”。佟振宇：《日军侵华与细菌战罪行录》第92页。
另外， 还有一个与各部平行的管理监狱的“特别班”由石井四郎的二哥石井刚男掌管。
德国侵苏战争爆发以后，德、意、日3国结成同盟，日本企图建立所谓“大东亚新秩序”。基于这一战略目的，它进一步加紧细菌战的准备。1940年12月2日，日本天皇裕仁又发布了敕令， 要求在进攻苏联的各个战略要地建立细菌战基地，即建立731部队的各个支队，扩大731部队及其细菌武器的生产。据此在由日军大将、首相、陆相东条英机签署的《关于建立和分布石井部队4个支队的命令》中说，“在石井部队下， 分设有许多交由日本关东军各部队和各兵团指挥的支队，它们的任务是准备在战争中，实际使用该部队的细菌武器。”其附件中，日军参谋本部对建队的时间、驻地以及配置人数都提出了要求，规定每个支队名额为300人，并指示各支队可以接纳雇员， 雇员人数不得超过各支队全员的30％。据此，731部队在海拉尔、孙吴、牡丹江、林口等地分别建立了4个支队， 1941年8月， 号称“关东军防疫给水部”的石井部队及其各支队改用了秘密番号：本部为731部队，海拉尔支队为543支队，孙吴支队为673支队，牡丹江支队为643支队，林口支队为162支队。海拉尔支队，支队长为加藤恒则少佐；驻在海拉尔市西南15公里处， 有从事细菌研究、实验的日本人员226名。由于该支队地处内蒙草原，所以海拉尔支队成为供应细菌和实验用黄鼠的大户，储有黄鼠3万只以上。另外，该部队还经常与第100部队共同进行细菌战研究。佟振宇：《日军侵华与细菌战罪行录》第112页。孙吴支队，支队长先后由佐佐木少佐，西俊英中佐担任。它驻在孙吴镇西山，有从事细菌研究、实验的日本人员136名。有材料证明，早在1933年春，关东军就在孙吴建立了细菌部队，时称2645部队。该部队曾进行了细菌战的实验，并以活人为实验对象。佟振宇：《日军侵华与细菌战罪行录》第49页。牡丹江支队，又称海林支队，支队长为尾上正男少佐。它驻在海林县海林镇东北的后腰屯（今福利屯），设总务部、第一部（培殖老鼠和跳蚤）、第二部（细菌研究）、供给部、训练部，有从事研究、实验的日本人员200名。林口支队，支队长为木神原秀夫少佐。它驻在林口县的林口镇和古城镇之间，设总务课（计划、经理、庶务）、第一课（细菌传染的研究和动物的培养）、第二课（防疫给水研究）、资材课（各类器材和物品的保管）， 有研究、 实验的日本人员226名。
这样的战略布局，不仅可以按品种、数量扩大细菌武器的生产， 发挥各支队直接进行细菌攻击的作用，而且还能在战局不利，哈尔滨的731部队本部或者某一支队遭到毁灭性打击时，使细菌战不受到根本性的影响。因此，石井四郎到海拉尔543支队视察时说：“日、苏战争迟早难免，因此我军亦在生物化学战上，应特别提高自己职能涵养；对于细菌战，我们是有信心的。”“为避免敌方轰炸的破坏，要分散培养细菌的设备，供战时使用”。中央档案馆档案：汤浅谦的证言。所以，731部队本部不断地为各支队补充人员、更新设备，使各支队的规模迅速扩大。原731部队细菌生产部的课长唐泽富雄在法庭上供称：“1944年上半年，731部队的设备很大一部分分散到各支队去了。”1945年3月， 在全世界反法西斯战争取得了一个又一个胜利，日本的处境十分不利的情况下，日军参谋本部又发出增加细菌武器生产的训令，关东军司令山田乙三满足石井四郎提出的条件，不惜任何代价地为731部队及其各支队增加了人员和设备，作垂死的挣扎。
在731部队的庞大机构中，除8个部和4个支队外，还有1个研究所， 即大连卫生研究所。其前身是满铁卫生研究所，1925年8月，始建于大连市下葭街20号。 它是日本侵略者设在中国的第一个细菌研究机构，相继开展了对细菌、血清、疫苗的研制及病理、化学的研究和药品、饮用水、食物的实验。“九·一八”事变后，它不断增加人员，扩大规模，设置了血清贮藏库、鼠疫研究室及鼠疫预防液制造室等。731部队本部移驻平房后，大规模的细菌战的研究和细菌的培殖、细菌武器制造急需防疫及其研究也同步进行。其中，血清和疫菌是至关重要的。因为731部队在进行细菌战研究和实验的过程中，使用血清和疫苗既可检验细菌和病毒的效能，又能防止队员被细菌和病毒传染而丧命。为此，日本关东军以军方需要血清和疫苗为由接收了满铁卫生研究所，并将它划归731部队管辖，改名为大连卫生研究所，又称“满洲第319部队”单文俊：《深究大连731》。；同时对其业务做了调整。该所所长是安东洪次医学博士。下设有研究课、制造课、资材课、总务课等，总数约250人。研究课主要负责研究鼠疫、霍乱等约10种传染病菌，定期到哈尔滨接受课题任务。制造课人员最多达150人，主要担负制造细菌、 药剂和繁殖动物，其中饲养跳蚤是一项重要工作。该所与本部一样，也进行活人实验。据战犯潮海辰亥供认，曾批准过一次活人细菌实验。《细菌战与毒气战》第174～175页。
第五部分：血腥屠杀——关东宪兵队及其暴行关东军第731部队罪恶（5）
三各种惨无人道的细菌战实验
731部队进行的细菌战实验，从实验对象上可以分为利用动植物进行的细菌战实验和以活人为对象的细菌战实验；从实验场所上可以分为实验室实验和野外实验。
1利用动植物进行的细菌战实验活动
细菌研究离不开对细菌传染媒介物的研究， 而细菌传染的最理想的媒介物就是某些昆虫，这些昆虫的宿主又往往是某些动物。因此，细菌的研究离不开动物。动物既可以培殖疫菌，又可以检验疫菌的效力，还可以充当传播疫菌的工具。所以，731部队、100部队等都非常重视利用动植物进行细菌战的实验活动。为此，它们饲养了大量的各种各样的动物。其罪恶目的就是为了研究和生产残杀人及牲畜的传染病菌，进行细菌战争。
在731部队，设有石井特别饲养班。由于这个班有特殊的重要性，所以，班长是由石井四郎的三哥、畜牧师出身的佐级军官石井三男担任的。这个班有数十栋动物舍，分别饲养着牛、马、羊、猪、狗、鸡、骆驼、猴、江猪和各种鼠。鼠是从日本专程运来的。由于供不应求，所以，731部队便极力在中国东北的各种鼠中寻找替代鼠种。当他们通过研究发现黄鼠是一种有效的传染细菌的动物以后，一面发动大批人马捕捉，一面组织专业人员进行大力繁殖。
在731部队，还有田中昆虫研究班，也叫“田中研究室”，班长是田中技师。田中班的昆虫动物舍专门研究和培殖跳蚤、虱子、臭虫、苍蝇、蚊子等。 这里饲养的红眼老鼠的特殊用途就是通过它繁殖跳蚤。在这里，为了保密，日本人把跳蚤叫“粟子”，把虱子叫“穗子”，把老鼠叫“饼子”。
在731部队，老鼠的用途最为广泛。因此，731部队及其各支队，都把繁殖鼠类作为主要任务。石井特别饲养班饲养的老鼠数量最多，连负责它的日本雇员也说不清到底有多少。 所以， 人们称731部队为“老鼠部队”是不无道理的。
1941年6月22日，法西斯德国对苏联发动了大规模的侵略战争。当时，日军参谋本部向731部队发出了加紧准备细菌战争并于短期内必须完成培殖200 公斤跳蚤的任务的训令。为此，石井四郎立即召开各部部长会议。他说：“一切扩大细菌武器生产办法之所以必须施行，因为国际形势已发生变化，已开始的德对苏战争和关东军准备实施反苏军事措施的‘关特演’计划，要求我们军队应当充分具有细菌武器，以及在必要时去反对苏联。”
然而，当时731部队包括各支队在内，最大生产能力是3～4个月繁殖出45公斤（约145亿只）跳蚤。这是一个十分惊人的数目。尽管731部队具备生产和储存足以够用的各种细菌的条件以及随着战争的进展与扩大所需要的细菌，但是，由于跳蚤、虱子、臭虫等细菌传染媒介物的生产既需要有计划地按规定的程序进行，又因为其生命有限，不可能大量、长期地储存，所以，要繁殖200公斤跳蚤， 至少需要一年多的时间。为了在“短期”内繁殖200公斤跳蚤，惟一的办法是扩大生产规模。然而，由于细菌传染媒介生产量的增大，存栏的鼠类数量又远远满足不了采血和繁殖跳蚤的需要。于是，根据第二部部长