第三部（细菌武器制造），由江口中佐任部长。这个部下属两个工厂，一个是滤水器制造厂，这是为掩人耳目而设的。另一个是在杨马架子的瓷弹壳制造厂，专门生产石井式细菌炸弹等细菌武器。

第四部（细菌生产），由川岛少将任部长。这个部下设两个分部，每一分部按照分工独立地进行各种细菌的生产。

总务部，起初由中留中佐为部长，后由太田大佐兼任。该部是七三一部队本部的综合部门，权力很大，它不仅负责整个部队的财务管理、生产计划、人事分配，而且更重要的是直接与宪兵队联络和接收作细菌试验的人。

训练教育部，起初由园田大佐任部长，后来由西中佐接任部长。这个部专门负责培训从事细菌研究、生产和使用细菌武器的专业人材。据资料记载，仅少年队员的培训就进行了四期。

资料供应部，由大谷少将任部长。这个部负责各种器材、设备的供应。

诊疗部，由永山大佐任部长。这个部负责对细菌传染的预防和日本人的疾病医疗事宜。

与各部平行的还有一个石井特别班，由石井四郎的家族人员亲自把持。石井四郎的二哥次男刚男负责特别秘密监狱的管理，石井四郎的三哥三男负责试验动物饲养的领导工作。

731部队的活动

活体解剖：一个代号为“马路大”的特别项目进行人体试验:受试验者从中国的住民中抓来，也被称为“原木” (丸太)

手榴弹试验：用人在不同的距离和位置进行手榴弹试验。

冻伤试验：冻伤试验资料为北支那防疫给水部专业人员与驻蒙军团联合进行的一次野外冻伤试验的资料，题目为《极秘·驻蒙军冬季卫生研究成绩》，资料编成者为冬季卫生研究班，形成年代为昭和十六年三月(1941年3月)。

该资料是侵华日军细菌与毒气战研究所所长金成民，应日本横滨市立大学校长加藤佑三先生邀请，受平房区政府委派赴日讲学访问期间，多次单独或与日本友人一同赴东京神田等地的图书馆及资料馆查阅资料，在一资料室内，发现这部保存较好的资料。

火焰喷射器实验：731部队将试验者关在废弃装甲车内,用火焰喷射器烤之，以测验火焰喷射器威力。但这实验是毫无意义的，没有装甲车谁会呆在原地让你烤，纯粹是“娱乐”罢了。

鼠疫实验：将鼠疫杆菌注入试验者体内，观察其反应。这种方法也应用在了被日本军队在边境抓住的苏联战俘身上。

开发落叶剂和细菌弹：其中最突出的“成果”是石井炸弹，美军后来在越南使用的菠萝弹也是该弹的改进型。石井炸弹为陶瓷外壳，内装携细菌的跳瘙。石井四郎还有一项发明是石井滤水器。以解决士兵在野外作战的污水处理为饮水的问题，算是731部队唯一有用处的发明了。