Kyoto Üniversitesi'nde tıp ve mikrobiyoloji öğrenimi gördükten sonra orduda görev almaya başlayan Ishii, 1921 yılında operatör olarak başladığı görevini, 1945 yılında baştabip olarak noktaladı. Bu mevkiye erişme sürecinde kullandığı yöntemlere ise insanlık dışı demek dâhi az kalıyor.
Yaptığı araştırmalarla beraber kendisini bu teknikleri geliştirmeye adayan doktor, 1932 yılında ordunun biyolojik savaş departmanına dâhil edildi. Ishii'nin buradaki görevi, biyolojik savaş tekniklerinin etkilerini, gizli bir esir kampında bulunan insanların üzerinde test etmekti.
Bunun üzerine Japon ordusu, tıbbi araştırmalarını sürdürmek üzere Pingfang'de yeni bir merkez kurdu ve Ishii'yi bu merkezin başına getirdi. Devlet tarafından finanse edilen bu yeni kampta dörtyüz tutsak bulunuyordu ve kamp Unit 731 adıyla biliniyordu.
Ancak burada, özellikle de 1942-1945 yılları arasında insanlık tarihinin görüp görebileceği en acımasız deneyler yürütülüyordu. Ishii tarafından yürütülen tüm işkenceler tıbbi araştırma kisvesi altında yürütülüyor ve etkileri kayıt altına alınıyordu.
Ishii, farklı genetik özelliklere sahip pek çok deneğe sahip olmanın önemli olduğunu düşünüyordu. Üstelik bu tutsaklar arasında erkek, kadın, yaşlı, çocuk, hatta hamile kadınlar bile bulunuyordu. Merkezde bulunan bir dondurucuda insan uzuvları saklanıyor ve bunlar üzerinde insan etinin çürüme süreci inceleniyordu. Tutsakların bir kısmı ölene kadar susuz bırakılıyor, bazıları ise doktorların mermi çıkarma ameliyatlarını geliştirmeleri için karnından vuruluyordu.
Kol ve bacaklar anestezi uygulanmaksızın kesiliyor, mahkumların kanına deniz suyu enjekte edilerek yaratacağı etkiler test ediliyor, insanların karaciğerlerinin bir kısmı çıkarılarak organın bir kısmıyla ne kadar yaşanabildiği gözlemleniyordu. Ayrıca kan kaybı üzerine çalışılırken insanlar kesik uzuvlarla bırakılıyor ve kan kaybının kişiyi ne kadar sürede öldürdüğü test ediliyordu. Bir diğer yandan yeni ameliyat teknikleri üzerinde çalışan doktorlar, örneğin bir tutsağın midesini çıkarıp yemek borusunu direkt bağırsaklarına bağlıyor, bu şekilde yaşayıp yaşayamayacaklarını gözlemliyorlardı.
Bunun için mahkumlar yüksek basınç odalarına kapatılıyor, aç ve susuz bırakılıyor, ölümcül seviyede x-ray ışınlarına maruz bırakılıyor, yakılıyor, fosfor ve klorid gibi gazlara maruz bırakılıyor ve kimi zaman canlı canlı gömülüyordu. Bu merkezde uygulanan bir başka test ise, damarlarına hayvan kanı enjekte edilen insanların ne kadar süre yaşayacağıydı.
Unit 731'in laboratuvarlarında üretilen veba, şarbon, kolera, kangren, tifo, tüberküloz, frengi, bel soğukluğu, dizanteri, gıda zehirlenmesi ve çiçek gibi hastalıklara sebep olan virüs ve bakteriler mahkumlara enjekte ediliyor, yaratacağı etkileri gözlemlemek için kazığa bağlanan mahkumların yakınında bomba patlatılıyordu.
Dr. Shiro Ishii ve çalışma arkadaşlarının gerçekleştirdiği vahşet, yıllar boyunca gizli tutuldu. Binlerce insanın yaşamını yitirdiği bu katliamın basında yer alması 1980'li yılları buldu ancak 9 Ekim 1959'da hayata veda eden Ishii'nin tüm suçları yanına kaldı.