人类历史上第一次大规模使用生化武器是在第一次世界大战期间，虽然生化武器在杀伤敌军方面效果显著，但因为太过残忍，战争结束后各国便签订公约不再使用生化武器。但日本人却根本不买账，因此，日本成了第二次世界大战中唯一大规模使用生化武器的国家。
在中国战场，因为中国军队装备落后，缺少应对生化武器的装备与训练，屡屡吃了日本人的大亏，损失惨重。但在与西方国家的交手中，日本人就没有这么好的运气了，在著名的诺门坎战役中，日军七三一部队不但没有毒倒苏军，却毒死了千余日军。 诺门坎战役是被过度神化的一场战争，我们屡屡听到那些苏军仅损失数千，而日军伤亡数万以上的说法。这明显不符合事实，真正的情形是，日军惨败，苏军惨胜。
（苏军前线指挥官） 在这场战役中，日军方面是有着皇军之花的称谓，但其实战斗力只是二流的关东军（主要兵力为丙等的23师团和甲等的第7师团一部分及满洲国伪军），而苏军方面却是装甲集团军，而且由在大清洗中幸存的苏军名将朱可夫指挥。与强国苏联的战争，日军为何会只派出二流部队呢？原来这次战役和九一八事变一样，是擅长挑事的关东军发起的试探性进攻，用来决定“北上”还是“南进”。而苏联方面对日军的意图一目了然，为了使日军彻底丧失北上的信心，所以出战的皆是精锐部队，日军战败也在情理之中。
（苏军缴获的日军装备） 在此次战役中，苏军公布己方阵亡失踪9703人；受伤15251人。日军公布己方阵亡失踪8696人；受伤8766人，苏方宣称日军阵亡近三万。这样的结果，哪一方都无法说自己胜利的多么漂亮，苏联公布的日方阵亡人数与日方公布的人数相去甚远，水分实在太多，极有可能是朱可夫为了让自己在还在进行的大清洗中不挨斯大林的枪子而造的势。
但令人最哭笑不得的是日军七三一部队在此次战役中的表现，1939年六月初，石井四郎主管的七三一部队和第100细菌部队紧急开往诺门坎助战。7月13日，七三一部队的细菌专家和军官携带装有细菌的容器潜入苏军防守地区，在苏军一侧的几条河流中投放了伤寒、霍乱、鼠疫等烈性病菌感染溶液22.5公斤。 但日军没想到的是，苏军的饮用水全部取自后方铺设的输水管道，并且苏军情报部门掌握了日军的投毒计划并向司令部报告。苏军严令禁止士兵饮用河流中的水，并做好了其他的防备措施。而日军高层为了保守细菌战的秘密以防止国际社会的谴责，没有向基层通知此次战役使用细菌战的情报，甚至很多中高级军官都不知道有这回事。但日军也下令禁止日军饮用河流中的水，只是高层的这帮人并没有考虑到士兵的饮水问题如何解决，结果很多士兵口渴难耐，不顾禁令饮用了有病菌感染的河水。 根据战后日本关东军军医部的统计，日军前线部队有1300多人因感染病菌先后死亡。但打落牙齿得往自己肚里咽，日军将这些被自己人毒死的士兵称为“病因不明的死亡”。日军一肚子气没处撒，便将诺门坎战役中抓获的苏蒙军战俘送到细菌部队进行了人体试验。
战后，七三一部队的指挥官石井四郎逃回日本，投靠美军情报部门，以提供细菌战资料为条件，换取了美军对他免于起诉的结果，逃掉了东京审判。