673部队（孙吴支队）：设于黑河市孙吴县，支队长西俊英军医中佐。
543部队（海拉尔支队）：设于海拉尔市，支队长加藤恒则军医少佐。
319部队（大连细菌研究所）：设于大连市，1939年划归731部队
在细菌研究、生产和试验的中心区域，设立了两道防线：第一道防线是高达三米的高墙，高墙上架设高压电网，墙外设置防护壕。在围墙四周设立东、南、西、北卫兵所。南门只允许731部队本部人员出入使用。沿着围墙有日本军人巡逻，在动力班大烟囱、给水塔和“方型楼”的南北制高点设立瞭望监视哨。第二道防线，设在“方型楼”的四周，圈有土墙。这里是细菌研究、生产和试验的中心场所。在主楼两侧的空场上，设有两处秘密监狱，关押着被试验的人。
731部队1940年全面投产，工厂拥有雄厚的细菌生产设备。有孵育器4500具；有容量1吨的制造培养液的锅炉4个和容量2吨的制造培养液锅炉两个；有培养器1800具；营养液消毒器30具，有整温器5具，有培养液冷却室两个，这个细菌工厂每一个生产周期就可生产300亿具有中等繁殖能力的微生物。由于细菌产量大，只好用公分来计算细菌团的体积，或者用公斤计算细菌的重量了。据原731部队队员的测算，这个细菌工厂每月可生产鼠疫菌300公斤，或者生产炭疽菌500到700公斤，或者生产伤寒菌八九百公斤，或者生产霍乱菌1000公斤。
1941年6月22日以后，日军参谋总长要求加紧准备细菌战争，从此以后，731部队更加繁忙了，昼夜开动机器，使各种细菌产量累累增加。随着细菌产量的上升，本部和各支队培殖老鼠、跳蚤等媒介物的计划也随之加码。尽管这样，还感到媒介物不足，于是在本部和各支队附近，向中国老百姓摊派上缴黄鼠的任务。
“731”成细菌杀人魔窟
日本军国主义者开始在动物上进行细菌试验。后来，为了取得直接的效果，便惨无人道地把人作为细菌试验的材料了。关押在秘密监狱中的中国人、前苏联人、蒙古人、朝鲜人被称做“木头”，这个名词意味着可以被任意宰割。
专门从事鼠疫研究的“高桥班”军医，经常把在押的人员关在一间透明的隔离室里，往被试验人员身上注射鼠菌液，并通过观察孔观察“木头”的病变情形。数小时以后，这些被试验的人员淋巴腺红肿，面部和胸部变成紫黑色，皮肤呈现暗淡粉红色……
“吉村班”是专门研究冻伤的。他们把被试验的人押到严寒的露天广场，迫使在押人员把手、脚插进冷水桶里，然后抽出手、脚进行冷冻，一定时间后，试验人员用棒子敲打。被试验人的手、脚如果有知觉，还得继续冷冻。这是第一步，要求研究出在什么气温下、多长时间可以造成冻伤。待手、脚麻木后，便押进暖房里，开始进行第二步的五花八门的试验：有时迫使被试验的人分别把手、脚立即插进不同温度的水里，主要研究造成冻伤后在不同温度条件下的变化。第二步主要研究对冻伤的预防和治疗。有时在冻伤处涂治冻伤药膏，有时在冻伤处涂上带菌的药膏，有时不予治疗。这样冻伤后的变化就不同了，轻者造成残疾，重者久治不愈免不了死亡。
731部队的试验者们，还通过解剖活人进行病理研究；在女“犯人”身上进行梅毒试验；用动物血和人血交换注射的试验；把人头朝下吊起来的倒控试验；对人进行低压或真空的试验；把人胃切除，肠子和食道直接缝合的试验；把人胳膊锯下，左右肢交换接肢试验等等。
据细菌战犯川岛清在远东军事法庭上供认：“为了研究各种治疗方法，对已传染的人加以治疗，给他们饭吃，等身体恢复时，又让他们做另一种试验。无论如何，从来没有一个人活着走出这个杀人工厂。
1943年末，731部队把在押的10名中国人用飞机押送到安达特别试验场。把人绑在间距5米远的桩子上，用飞机投掷“石井式”细菌*。这些人被弹片炸伤后染上炭疽菌，不久全部死亡。1945年1月，又改用电流引爆细菌弹的办法，对绑在间距10米到20米的桩子上的中国人进行鼠疫菌传染试验，这些人受了几天的折磨而最终死去。
据川岛清供认：“1940年到1945年8月，通过这个工厂，因感染致命菌而死亡的至少有3000人。至于1940年以前死亡的人有多少，那我就不知道了。”
1945年7月下旬，前苏联反德国法西斯的战争取得决定性的胜利，731部队为消灭罪证，机密资料一连烧了半个月。
当时，731部队监狱里还押着四五百名中国人。为了灭迹，8月9日开启毒气，在押人员均中毒身亡。有的囚室在押人员提前冲出牢门，被日本机枪全部打死。尸体被浇上汽油焚烧，随后尸骨埋在已挖好的8个大坑里。解放后，发现了3处埋尸骨的大坑。据伟建机器厂建筑工人证实，1949年和1958年在建楼挖地基时，曾发现有成堆的人骨头，仅在一处挖出的人骨头就装满了3辆大汽车。
1945年8月10日，731部队对细菌工厂的建筑物进行爆破性的破坏。8月14日把细菌工厂炸毁，同时把染有鼠疫菌的老鼠全部放出。到了1946年秋，在义发源、后二道沟、东井子等村屯，引发了鼠疫的传染。
731部队临灭亡前还丧心病狂的进行了最后一次垂死挣扎，它的恶毒实在是不能用语言来描述。