。1921年，石井经过四个月的军官见习后晋升为二等军医（相当于中尉），担任近卫步兵第3联队随附军医，1922年8月1日再转调至任职。1924年8月20日，晋升一等军医（相当于大尉）。1924年至1926年期间，陆军部又派遣石井进入京都帝国大学研究院从事细菌学、血清学、防疫学、病理学等研究。石井在职场上的表现颇具争议，其频繁拜访时任帝大校长的，令他的同事不以为然，认为是借此「讨好一位权力人士」，以至于1927年荒木之女清子与石井结婚时，荒木被石井的同事们取笑是得到了一个「赘婿」，而非嫁出了女儿。另外值