该校专门培养化学战军官、士官，学期3—6个月。战争中增开学期1—2个月的短期培训班，设立教导联队(团)。一万多名在此接受化学战训练的军官和军士成为化学战的急先锋。在以后的12年里共培养了3350名化学战专家，习志野学校的毕业生被分配到陆军第六技术研究所，从事毒气的研究和发明，与此同时，他们也成为了关东军第五一六部 队的成员，是指挥毒瓦斯部队的候补军官了。1939年8月，在黑龙江省的齐齐哈尔市火车站以东1公里的郊外成立的关东军第五一六部队，正式名称是关东军化学部第五一六部队即以恐怖名声威震满洲的毒瓦斯部队，其前身是 1937年成立的驻齐齐哈尔市隶属关东军技术部的化学兵器部。
五一六部队对外又称齐齐哈尔研究所(是陆军军械部第6技术研究所派驻我国东北的分支机构)，下设4个课，分别负责毒剂的侦检，毒物的合成，化学制剂的研究，防护和治疗，编制为250人。第五一六部 队在中国进行了大规模的使用毒气武器的实验和训练，并曾和第七三一部队合作共同进行过多达50余次的毒瓦斯人体实验。
研究出一系列可怕的毒气武器：能够把十升战剂投射到二英里外的布毒器，发射“毒雾”的装置，把经改装后喷射氢氰酸的□□吊在降落伞下，在慢慢飘行的过程中释放出毒气流的芥子气喷洒□□，能用芥子气铺染七米宽的地段的遥控染毒拖车;还有一种能装置一公斤的氢氰酸的手掷反坦克武器。防护方面的研究也并驾齐驱，并极力寻找适合马，骆驼佩带的防毒面具(有两英尺长，八英寸宽)以及狗佩带的防毒面具，绑腿和鞋。1936年，西安事变。日本退出国联裁军会议。日本陆军计划采购防毒面具、防毒斗篷300万套，轻便防毒具120万件。1937年，日军正式装备氯氰酸。日军的化学武器已达到了很强的攻击作战能力。 “让实验室的成果走向战场”已成为狂热的军国主义份子叫嚣的口号。
在1937年8月的凇沪会战中首次使用了催泪性气体和喷嚏性(呕吐性)气体，此后日军在中国各个战场上纷纷使用毒气，尤其是自1938年8月开始的武汉会战，日军使用毒气更加肆无忌惮并开始使用剧毒的糜烂性毒气芥子气和路易氏气。据最新资料显示侵华战争时期的日本曾生产过746万发毒气弹，这其中除没有能研制出神经性毒气外，几乎研制和装备了世界各国所装备的所有毒气。如芥子气，路易氏气，□□，二苯氰砷，氢氰砷，二苯基乙酮，苯氯乙酮和三氰化砷等8种标准毒气。日军的毒气兵器种类繁多，除各种毒气航弹，炮弹外，主要还有毒气筒，布毒器，布毒车，毒气钢瓶等等。瓦斯部队成为侵华日军的常设兵种，毒气则是日军的必备装备。日军进行毒气战的部队有三种：野战瓦斯部队，迫击大队和步兵临时发烟部队。野战瓦斯部队和迫击大队是日军是日军专业毒气部队，可以进行大规模的毒气攻击，步兵临时发烟部队为步兵中临时改编组成的毒气攻击部队，实施局部放毒。为发挥毒气作战的效果，还同时配有特种气象班和毒气指导班辅助实施。日军先后在中国的沈阳，太原，宜昌，济南，南京，汉口，广州等处设立制造毒剂的工厂或化学武器的装配厂。在上海，宜昌，太原等地驻扎有专门从事化学战的部队，这些部队装配有糜烂性毒剂和窒息性毒剂等装料的化学弹药。如装有芥子气，路易氏气，□□，二苯氰砷，亚当氏气，二苯基乙酮和苯氯乙酮等毒剂的多种口径的化学炮弹，化学□□，化学手榴弹，毒烟罐，毒气盒等。
在日军在华进行的众多化学战中最有影响力的一次就是在1941年秋发生的宜昌攻防战，当时武汉地区的日军第11军正在进行第一次长沙战役，国军最高统帅部获悉日军作战期间在宜昌地区的警备兵力明显减少，便严令第6战区司令官陈诚夺回宜昌，防守宜昌的日军第13师团(师团长内山英太郎中将)于10月上旬被国军完全包围，一时濒临全军覆没的危险，在10月8日到10日的攻防战期间日军长时间地向中国军队发射大量的毒气炮弹(总数超过1000发)才总算包住了宜昌。根据作战后的调查，日军使用芥子气和氰化气体的事实一目了然。另外，还有使用路易氏毒气的证据。据报告中国军队受害严重，受毒气损伤者达到1600人，其中500人死亡。日军在宜昌进行的这次毒气战是战斗刚结实后由美军化学军官证实的为数不多的战例之一。