城子沟野外实验场
731部队野外实验时的情形(选自森村诚一《恶魔的饱食》，光文社)
细菌培养箱结构示意图(原细菌生产班队员田村良雄提供)
14世纪中叶，鼠疫曾席卷欧亚大陆，致使欧洲人口近四分之一被夺去生命，因此，国际社会早已认识到细菌武器的危险并形成了禁止研制和生产以鼠疫菌为战剂的细菌武器的禁令。石井四郎在欧洲考察后完全了解这一情况，但是他领导的731部队在细菌武器研究上恰恰越过这一禁令，它搜罗日本医学界精英大规模研究细菌武器，对鼠疫、伤寒、霍乱、炭疽等细菌进行精确研究和大量繁殖，并利用能有效传播鼠疫菌的染菌跳蚤进行了大量的细菌战。此外，设计了能够有效携带细菌的土陶制细菌弹等专门利用细菌进行攻击的武器。1940年，为了解决细菌的保存和杀伤力问题，731部队大规模生产干燥式粉末状细菌，相继开发出干燥式炭疽菌、干燥式鼠疫菌等剧毒粉末。
一、细菌的生产
731部队的细菌生产能力巨大。原731部队第四部生产部部长川岛清供述：731部队第四部一个月可生产鼠疫菌300公斤，伤寒菌800-;-;900公斤，霍乱菌1000公斤。
鼠疫菌
731部队生产的细菌种类很多，主要有鼠疫、伤寒、霍乱、炭疽、梅毒等，尤其对鼠疫、伤寒、霍乱、炭疽等细菌进行了深入研究与大量繁殖。
日本陆军十分重视731部队的细菌研制工作，为731部队配备了当时世界最先进的细菌实验研究工具，显微镜作为昂贵的实验研究工具也被731部队广泛使用。当时731部队每个做试验的人都有显微镜，低级官员使用单筒显微镜，高级官员使用双筒显微镜。
柄泽十三夫曾亲自领导细菌的生产工作，参加了对活人的细菌实验，并参加远征队，在中国华中地区投撒细菌。战败逃跑时，被苏军俘获，后在前苏联设在伯力的军事法庭判上被处有期徒刑20年。
"石井式细菌培养箱"是石井四郎"发明"的细菌生产工具之一。这种器具在731部队得到了广泛使用。生产细菌时，先将辅助材料沿器体内壁注入，然后把抹有菌株的轻金属薄板插在两个中箱之间繁殖细菌，20个小时为一个生产周期。据731部队原队员田村良雄回忆，一个细菌培养箱在20个小时内可以生产10克细菌，而731部队在进行细菌生产的时候，每次至少使用1000个细菌培养箱。
731部队用来培养细菌的培养基可重复使用三次，当细菌生产的一个周期完成之后，将细菌培养基上的细菌刮出，并用溶解釜对培养基进行溶解，之后再继续往培养基上植入菌株，直至培养基使用三次后失去细菌培养能力为止。
731部队需要对一些物品进行消毒时，通常使用干热灭菌器。首先，将需要灭菌的物品放入干热灭菌器中密封后，对其通电加热，同时，将顶部的通气孔敞开。其次，当干热灭菌器内空气温度达到160摄氏度时，改为低温加热并持续30分钟至1小时。最后，当干热灭菌器内空气温度上升到170摄氏度至180摄氏度时，取消加热并关闭顶部通气孔，在密封的情况下使之逐渐冷却。
731部队制作细菌弹壳的窑体
石井四郎设计的旧式宇治型细菌炸弹
50型宇治式细菌炸弹结构示意图(选自森村诚一《恶魔的饱食》，光文社)
二、细菌传播的途径
细菌传播媒介物的培养
为了最大限度地发挥细菌的杀伤力，731部队不断地研究细菌的最佳传播途径，最终发现跳蚤是最佳媒介物。当跳蚤被感染上细菌后，每个跳蚤便成为了流动的"小型细菌传染源"。染菌的跳蚤无论对人或牲畜进行攻击都非常有可能造成细菌的大面积蔓延。
为了大量生产染菌跳蚤，731部队专门成立了昆虫班。染菌跳蚤的生产过程比较复杂，首先，用普通老鼠的血液饲养大量的跳蚤，然后将染有鼠疫菌的黄鼠放入饲养跳蚤的容器内，因为黄鼠是一种保菌动物，所以它在短时间内不会因感染上鼠疫菌而死亡。一段时间后，吸食了大量含有鼠疫菌的黄鼠血液的跳蚤就成为了一个个小型细菌传染源。最后把这类染菌跳蚤投撒于战区，便可以大规模地实施细菌战。
1945年5月以后，由于战事紧张，日本陆军参谋本部要求731部队在短期内生产1000至2000公斤跳蚤，以实施鼠疫作战计划。石井四郎立即召开紧急会议，要求部队全力以赴加紧准备细菌战，向各地大量征缴老鼠，但还没来得及完全实施鼠疫作战计划，就匆忙撤退了。
细菌弹的研制
土陶制细菌弹是731部队所独创的细菌武器，为大量生产此种细菌弹，731部队还建造了烧制细菌弹壳的窑体。现存的窑体有两座。
土陶制细菌弹是石井四郎研制的一种特殊的细菌炸弹。通常的炸弹由钢铁制成，爆炸后会产生高热。土陶制细菌弹由陶瓷或硅藻土制成，用少量火药即可炸碎，不会产生高热，因而不会伤害细菌，有效避免了用钢铁制成的细菌弹高温爆炸容易将细菌杀死的缺憾，成为日军实施细菌战的主要武器。
兵器班归731部队第四部管辖，主要生产菌苗、疫苗，并研制各种小型的细菌武器。
731部队向各地索要鼠类完成情况示意图(根据"侵华日军七三一部队罪证陈列馆"馆藏资料整理)
731部队使用过的动物饲养笼子(选自辽宁省档案馆编《罪恶的[731][100]-;-;侵华日军细菌部队档案史料选编》)
野外实验
731部队为了检验各种细菌武器的野外实战效果，创建了多处野外实验场，主要有城子沟野外实验场、安达野外实验场和陶赖昭野外实验场。通常的实验是将被实验者固定在实验场不同的地点，从空中投弹或从远处发射炮弹，检查被爆者的各种反应及炮弹效果。然而，在众多野外实验场中所进行的不仅仅是细菌武器的实验，还有许多常规武器的实验。如，731部队经常在步枪前100米、200米和500米的地方分别放置捆绑在一起且数量不同的被实验者，借此来检验子弹穿透人体的性能。
这些实验场都秘密设在731部队附近及周边地区，以便于731部队随时把自己的"成果"在野外进行模拟演练。实验场按照实验内容、目的及地理位置、气候条件等确定。
