毒气武器是第一次世界大战中出现的新兵器，它的问世，引起了日本军方的关注。1918年5月，日本在陆军省兵器局下设立“临时毒瓦斯委员(会)”，开始了初期的研究工作。1919年4月，日本陆军在新成立的技术本部之下设立陆军科学研究所(简称“科研”)，为开发新兵器而进行基础性的研究，该所第二课化学武器班即专门从事毒气的研究。虽然“科研”从一开始就将重点放在毒气的研究上，但当时的化学武器班境遇并不如意，只不过是几个人凑合在一起的松散部门而已，甚至预算也不容易得到。
陆军中佐久村种树(日本学界称为“毒气之父”)赴欧洲观察毒气战实况后，于1924年在回国报告中向日本军部首脑进言称：将来在战争中取胜的要诀之一，在于奇袭性的科学战。若此种对抗手段迟一天，即可能损失数万乃到数十万同胞。所以，制造毒气是当前紧要的课题。”这个建议受到了日本军部的高度重视。
1925年4月，化学武器班从“科研”第二课内脱离出来，单独设立，并且迅速升格为“科研”第三部，下设调查班、运用班、整备班、防护班、卫生班，研究人员多达五十多人。在“科研”第三部之后，“科研”第二部及海军方面的技术研究所相继投入毒气的研制工作。日本毒气武器的研制工作从此全面展开。
日本为加强毒气研究工作，一方面充实研究设备，另一方面不断推出旨在提高研究人员积极性的政策和措施。天皇裕仁即曾在敕令中宣布：“欧洲大战以来，随着新武器的发展，化学武器（毒瓦斯)的研究在军事上日益成为最紧迫的任务……现决定对从事有关化学武器方面研究的陆海军人、军工(含非军工之职工)发给规定的化学武器津贴”。
由于军政当局的重视，日本毒气武器的研制工作进展很快。1931年至1937年间，日本陆军陆续研制出芥子气、路易氏气、光气、****氰化砒素、溴化****、氯化乙酮等多种性能的毒气，并完成了一大批毒气武器的制式化，如各种毒气筒、炮用毒气弹、毒气炸弹及装甲车毒剂撒布器、飞机毒剂撒布器等。迄至1936年前后，日本的毒气武器已接近世界一流水平。
1929年4月，日本陆军于广岛县忠海町大久野岛建成毒气工厂，开始了毒气的工业化生产。这间工厂的规模一再扩大，最初员工仅约80名，1937年战争爆发后，员工人数激增至2045人。大久野毒气厂制造的毒气，由稍后建成的曾根兵器制造所装填，完成毒气武器的制造过程。
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