二・二六事件後の廣田弘毅の組閣人事に際しては、軍内部で刷新人事を期待して若手の板垣征四郎を推す動きに対して、武藤は二・二六事件の粛軍人事で引退する予定だった参議官の寺内寿一大将を陸相に担ぎ上げ、また川島義之陸相の代理として広田の組閣本部に乗り込み陸軍の意向を伝えるなど積極的な動きをした。この動きについて武藤は、当時陸軍部内に軍内閣を期待する熱が相当あり、その運動を抑圧するためであったと後に回想している。
関東軍参謀第二課長（満洲）.
内蒙工作.
当初は田中隆吉中佐が対応していたが、田中が神経衰弱にかかってしまったため武藤が田中に代わり対応することになったという。
武藤たち関東軍が進めていた内蒙工作に対し、石原莞爾が中央の統制に服するよう説得に来た際に、「本気でそう申されるとは驚きました。 私はあなたが満州事変で大活躍されました時分、この席におられる、 今村［ 関東軍参謀］副長といっしょに、 参謀本部の作戦課に勤務し、よくあなたの行動を見ており、 大いに感心したものです。 そのあなたのされた行動を見習い、その通りを内蒙で、実行しているものです」と 反論。若い参謀たちが口を合わせて哄笑したとのことである。
「政党政治の時代は去った。しかし軍が肩代わりするのは好ましくない。これは過渡的便法だ。…… この過渡的時代に日本が国際的危機に追いこまれるのは日本の不幸だ。しかしこれは日本の運命だ。」
参謀本部第一部作戦第三課長.
盧溝橋事件.
田中新一に電話をかけ、「ウン田中か、面白くなったね、ウン、大変面白い、大いにやらにゃいかん。しっかりやろう」と課員に聞えよがしに大声で話していたという。
のちに石原は武藤を「面従腹背者」と名指しで指摘し、武藤を第三課長でなく第二課長にすべきだったと反省している。
後に武藤は、日中戦争が解決しない状況から「やっぱり石原さんの云った通りであった」と吐露したという。
第二次上海事変.
武藤は、上海付近の支那軍は正面から力攻するのは困難だから、杭州湾に軍を上陸させて背後から支那軍を一気に撃攘するべきと具申。反対意見が多かったが上司の同意を得られ、この案が採用されたという。
中支那方面軍参謀副長.
武藤は、日本の対支政策は蒋介石を相手にすべきだとして、近衛内閣の「国民政府を対手とせず」声明には反対だったという。
北支那方面軍参謀副長.
軍務局長.