从9月18日至10月7日，日本军队对浙江的宁波、金华、玉山等城市实施了6次细菌战攻击，而且还使用阴谋手段，派出特务在攻击目标区域撒布霍乱菌和伤寒菌的菌液。
然而，由于霍乱菌和伤寒菌没有取得预期效果，日本军队就着重使用鼠疫菌，并在10月下旬将感染鼠疫菌的跳蚤投放到宁波，11月投放到金华。石井四郎对使用鼠疫跳蚤所达到的作战成果非常满意，并制作了纪录片在军队内部大肆宣传了一番。同时，他选定鼠疫菌作为今后大规模细菌作战的武器，并大力提高鼠疫跳蚤生产能力。
对于第二年即1941年11月发生的常德作战，《井本日志》也有详细记述。8月，井本熊男中佐前往南京，根据大本营陆军部的杉山参谋的指示，命令发动战役。石井部队的大田澄指挥了这场战役。11月4日，36公斤的鼠疫跳蚤从常德上空不到1000米空中投下。其结果被夸大地写入报告，称为“‘鼠疫’迅猛大爆发”。
在第二年即1942年的“浙赣作战”中，日本军队也曾尝试在地面上撒播细菌。川岛清在哈巴罗夫斯克审判中遭到起诉，他在回答审问时作了如下供述：
“1942年6月，731部队队长石井中将，召集部队干部开会。他告诉我们说，近期将组建华中派遣队，它理应负责研究细菌武器最佳使用方法。该派遣队是根据日本军队参谋本部的命令组建，并由其派遣。其主要目的就是研究地面污染方法，即地面传播细菌方法。关东军司令官的命令随即颁布，命令派遣特别部队前往中国中部。”（《哈巴罗夫斯克审判实录》）
同样在《哈巴罗夫斯克审判实录》里，证人古都义雄作证说：
“1942年7月，120名官兵和文职技师组成的731部队特别班乘火车从哈尔滨市出发。”
有人问，他们是在南京与由南京“荣”1644部队派出的一组军人汇合的吗？对于这个问题，古都义雄回答说“是的”，并接着说，731部队的派遣队由石井少将指挥。
“我所加入的派遣军任务是使用伤寒菌和副伤寒菌污染蓄水池、河流、水井和建筑物，通过这种方式实施细菌攻击。”
然而，据《井本日志》记述，由于驻扎在当地的中国派遣军担心己方会因为地面撒播细菌而受到伤害，更由于老鼠数量不够，细菌战攻击延期到8月中旬实施了。
正如驻扎在当地的中国派遣军所担忧的那样，人们证明说有一万人因这次作战而遭殃。据说，痢疾和鼠疫患者人数众多，而主要是霍乱患者，约有1700多人死亡。有人说死亡的多数是日本军人，更令人啼笑皆非，也说明这次作战是一次多么严重的失败。可是，石井却告诉其部队成员说，这次作战“是成功的”。
准备用细菌战毒化塞班岛、关岛
8月1日，石井四郎调到南京任山西省第一军军医部部长，接任队长一职的是北野政次。他毕业于东京帝国大学医学部，后进入军医学校学习，与石井四郎是同期学生，他同样也是在不断地晋升，是石井四郎的竞争对手。
北野政次毕业于东京帝国大学医学部，拥有博士学位。他内心对毕业于京都帝国大学的石井四郎或许多少怀有一些优越感。事实也是如此，北野政次作为一名学者曾发表过许多论文。然而，他不具备石井四郎那样的政治能力和设想，更重要的是他没有石井四郎那样的雄辩口才，能夸夸其谈，唬弄并说服上级。
针对石井四郎职务调动的缘故，筱冢说道：
“外界盛传，说到底是因为石井四郎盗用资金暴露，所以才发生人事调动。不过，我们却认为事情不会是那样的。如果是因为金钱问题，一般都是转为预备役，或上军事法庭，不可能后来晋升为中将。”
