，1938年3月再晋升为军医大佐。在石井的领导下，「关东军防疫部」策划了1939年10月「第二次诺门罕事件」的细菌战攻击行动，而这也是日军首次的细菌作战。石井也因此在日军各部队大败之余单独获得了大本营颁发的感谢状，之后又在1940年4月29日获得了功三级金鵄勋章与旭日中绶章。1939年起，石井开始被派至中国各日军佔领区、成立各派遣军的防疫给水部队支部，以扩大细菌战的规模，并于同年9月7日启用「东乡部队」一名作为石井部队的匿名。1940年8月22日，「石井部队」对外正式启用「关东军防疫给水部」名称，同年12月