日本是第二次世界大战中唯一大规模使用细菌武器的国家。近年来发掘的史料证明，日军不仅在中国战场上大规模使用化学细菌武器，而且在其他战场上也曾秘密使用过细菌武器。其中在1939年与苏军的诺门坎之战中，日军偷偷使用细菌武器，却造成大批日军非战斗减员，1300多名士兵死亡，堪称自食恶果。
1939年5月，日本为实现入侵苏联的北进计划，向位于中蒙边境海拉尔以南200公里的诺门坎地区的苏蒙联军发动大规模进攻。此次战役，交战双方动用了数十万部队和飞机、坦克等先进装备,进行了一场长达4个多月激烈的交锋。
战争初期，日军向诺门坎地区调集了180架飞机、90多辆坦克、13个步兵大队共1.5万兵力，向驻守诺门坎地区的蒙军骑六师发起猛攻，蒙军不敌，驻蒙古的苏军第57军当即派兵支援。随后，苏联迅速调集优势兵力兵器，在名将朱可夫的指挥下发起反击，迅速夺回被日军占领的阵地。仅5月27日至30日，苏军就歼灭日军1个骑兵联队和2个步兵大队。
为挽回不利战局，日军大本营卑鄙地决定在随后的作战中秘密使用细菌武器。1939年6月初，日本关东军司令官植田谦吉大将紧急召见关东军医务队长娓琢隆二少将、兽医处长高桥隆笃大佐、“731部队”训练部长西俊英大佐等人在关东军司令部开会，秘密商讨使用细菌武器对付苏军的相关事宜。之后，植田谦吉下达指令，命令由石井四郎中将主管的“关东军防疫给水部”(即后来臭名昭着的“731部队”)和“第100”细菌部队紧急“开赴诺门坎参战”。
7月13日，由“731部队”细菌专家和骨干22人组成“玉碎部队”，携带装有细菌的容器，秘密潜入苏军防守地区，在苏军一侧的几条河流里施放了炭疽、伤寒、霍乱、鼠疫等烈性传染病菌溶液22.5公斤。
