期在中国后来成为日本陆军中有名的“中国通”。1924年的直奉战争中策动阴谋暗助奉系军阀张作霖。1928年3月，土肥原出任奉系督军张作霖的顾问。因张作霖不能满足日本在中国东北地区的特殊权益，土肥原配合关东军高级参谋河本大作大佐策划1928年6月4日皇姑屯事件，以除掉张作霖。1931年3月任天津特务机关长。1931年8月任奉天特务机关长，土肥原贤二与关东军参谋板垣征四郎、石原莞尔、等人一同参与策划了九一八事变。事变后，曾一度任奉天临时市长。后将隐居在天津的清逊帝溥仪带出，扶植其在中国东北地区成立傀儡政权满洲