一 731部队的建设
731部队的正式称谓是关东军防疫给水部队，起源于1932年4月陆军军医学校防疫研究室的设立。1930年，东京帝国大学医学部出身的石井四郎为了开发和研制细菌武器，从欧美视察回国后，立即游说陆军省医务局长小泉亲彦、医务局卫生课长梶塚隆二以及军务局军事课长永田铁山，向他们说明开发和研制细菌武器的必要性，获得了他们的支持，成立了防疫研究室，由石井担当研究室的头目。此前的一个月，即1932年3月，日本在满洲炮制成立了傀儡国家“满洲国”。
从1932年到1933年，日本开始在哈尔滨东南70公里的五常县背荫河，以守备队为名成立了防疫班（称东乡部队），开始了细菌战研究，对中国人进行人体实验就是从这时开始。1934年9月，有16名被关押者成功逃脱，由于暴露了内部的秘密，防疫班停止了活动，计划迁移到距哈尔滨东南12公里的平房。
1935年夏，日军进驻平房，开始选择和测量731部队大本营的用地。东乡部队一度返回东京，后迁移到哈尔滨的南岗。1936年4月23日，关东军参谋长阪垣征四郎在给陆军次官梅津美治郎的信中，请求“为细菌战的准备新设关东军防疫部”。[18]同年8月，根据军令，东乡部队正式成为“关东军防疫部”，部长由石井四郎担任。
1937年7月7日，北平郊外发生卢沟桥事件，中日战争爆发，731部队的建设速度随之加快。到1938年6月，关东军参谋部颁布“平房附近设定为特别军事地区之件”（第1539号命令书），命令平房警察驻在所在一个月内必须将平房内的黄家窟堡村的农民迁出，警察们在迁移时将全村的房屋全部烧毁，于是这个有着110年历史的村落在强权下化为灰烬。
为了扩大“无人区”，平房以外的村落也被强制搬迁，合计有4座村庄，强制占据土地610公顷，有546户农民被逐出家园。他们有的在731部队建设工地劳作，有的不得已流落他乡。
在731部队围圈的土地上，先后建起731部队本部官厅、各种实验室、监狱、飞机场、少年队宿舍、队员家属宿舍（称东乡村）等。日本特殊工业会社铃木组负责731部队研究器材的提供和部队的工程建设。为保守秘密，连建筑工人都是从石井四郎家乡附近的千叶县山武郡或香取郡招收，这些人于1938年初进入现场。
731部队的中心是被称作ロ号栋的三层巨大坚固的建筑，大小约100米×100米见方，1940年建成，冷暖气设施完备，在这里将进行细菌培养和制造，是一座现代化的设施。ロ号栋的中央设有特殊监狱，东西35米，南北16米，总计有20个房间，又称7号栋和8号栋。两所监狱能关押200～300人，最多时能关押400人。[19]1945年8月日本战败时，被关押的人数就达400人之多。
二 731部队的组建
731部队由八个部组成，从第一到第四部是中枢机构，在ロ号栋里的第一部为细菌研究部，部长菊地斋，第四部是细菌制造部，部长川岛清。
从事细菌研究的第一部下设十几个课，各课的负责人分别是：伤寒——田部井和，霍乱——凑正男，冻伤——吉村寿人，赤痢——江岛真平，鼠疫——高桥正彦，病理——冈本耕造和石川太刀雄丸，病毒及过滤性病毒——笠原四郎，结核——二木秀雄，炭疽——大田澄，天然痘——贵宝院秋雄。
第二部是从事实战研究的部门，部长大田澄，下设植物灭绝研究（八木泽行正）、昆虫研究（田中英雄）和航空班（增田美保），另外，该部还负责繁殖感染鼠疫的跳蚤。
1943年，部队又在距平房120公里的安达设立一处野外实验场，将人体实验者绑在柱子上，利用飞机投下鼠疫或炭疽炸弹，炸弹炸裂后检测受实验者遭受病菌感染的效果；在流经哈尔滨的松花江的中心岛，也设置了相同的野外人体实验场。
第三部（部长江口丰洁）负责制造石井式滤水器，所以这个部设在哈尔滨南岗的陆军医院，表面上做出731部队是防疫给水机关的假象，但实际上这个部也从事制作装载鼠疫菌的陶制炸弹（宇治型炸弹）。
731部队第四部是在第一部细菌研究的基础上从事细菌制造，该部的要员有负责细菌培养制造的柄泽十三夫，负责鼠疫菌制造的野口圭一，以及负责炭疽菌制造的植村肇等人。据细菌制造部部长川岛清的证词，第四部一个月里可以制造鼠疫菌300公斤，伤寒菌800～900公斤，炭疽菌500～700公斤，霍乱菌1吨。细菌制造课课长柄泽十三夫证实：“第四部在最好的条件下，理论上的最大生产能力可以生产300公斤鼠疫菌，实际生产10公斤，这些鼠疫菌散布在中国十几个城市。”
除上述四个部外，还有教育部、总务部、资材部和诊疗部。诊疗部不仅为部队的人员诊疗，也对关押的收容者进行人体实验。731部队长的职务大部分时间由石井四郎担任，从1942年8月到1945年3月由北野政次接任，从1945年3月到日本战败的8月，又由石井四郎执掌。
1937年7月中日战争爆发后，日本军队占领了北平和天津，同年11月占领上海，12月占领中国首都南京。1938年5月又占领徐州，10月占领武汉，侵略占领的区域不断扩大。可是，中国政府迁都重庆以后，强化了对日本侵略的抵抗，战线呈现胶着。中国共产党的军队以华北为中心展开了游击战争，消耗日军的兵力，中日战争呈现长期化的态势。日本面临着兵员消耗和物资不足的问题，现代武器的不足也越来越严峻，而细菌武器在重武器中具有制造成本较低，且易于隐蔽的特点，得到了军方的重视。在这样的情况下，1940年12月2日，731部队根据军令增设了4个支队，分别是牡丹江的643部队，林口的162部队，孙吴的673部队和海拉尔的543部队。
包括平房的731部队，石井部队统称为659部队。各支队均沿中苏边境线部署，为的是进行对苏作战准备。后又设立了大连卫生研究所，另在长春设立了关东军军马防疫厂，通称100部队，从事军马防疫等动物的细菌研究，也从事人体实验。
上述各支部统称哈尔滨（平房）防疫给水部，这种防疫给水部在中国其他地区也先后设立，其中有北京的甲字1855部队，南京的荣字1644部队，广东的波字8604部队等。这些部队同731部队一样，由当地的派遣军司令官指挥，分别隶属华北、华中和华南派遣军司令官麾下。南京和广东的防疫给水部队各由若干支队（部）组成，每个支部都与当地的陆军医院、同仁会医院或满洲医科大学保持密切的联系。
这种网状分布的细菌战组织，同731部队的人员和组织联系十分密切，不仅石井四郎本人，平房的731部队员也经常到各地的防疫给水部队出差。这些部队都直接或间接地参与了日军的细菌战，在中国各地实施细菌战。特别是731部队同南京荣字1644部队的联手，在后来的细菌战中发挥了威力。
1941年12月，日本发动袭击珍珠港的同时，侵入马来半岛。1942年2月占领新加坡后，立即在新加坡成立了南方军防疫给水部（冈字9420部队），平房的731部队派出内藤良一和贵宝院秋雄出任该部队的头目。该部队在新加坡也设有多个支部。
这里，需要注意的是，日军的细菌战体制是在日军整体建制下出现和确立的，决非仅仅出于石井四郎的个人意志。
