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按年份分为2个阶段：
第1阶段： 1909年——1931年“九一八”事变前 1909年（日俄战争后，至明治40年3月）
第14、16师团 1909—1911年（明治40年10月—明治42年9月）
第10师团 1911—1912年（明治42年9月—明治43年4月）
第11师团 1912—1913年（明治43年4月—大正2年5月）
第5师团 1913—1915年（大正2年4月—大正4年5月）
第2师团 1915—1917年（大正4年4月—大正6年5月）
第17师团 1917—1919年（大正6年5月—大正8年5月）
第7师团 1919—1921年（大正8年4月—大正10年4月）
第16师团 1921—1923年（大正10年3月—大正12年4月）
第15师团 1923—1925年（大正12年4月—大正14年6月）
第6师团 1925—1927年（大正14年5月—昭和2年4月）
第10师团 1927—1929年（昭和2年4月—昭和4年4月）
第14师团 1929—1931年（昭和4年4月—昭和6年5月）
第16师团 1931年
（昭和6年4月—昭和6年9月）
第2师团
第2阶段： 1931年9月18日——1945年8月15日（九一八事变后） 1931年9月，日本关东军兵力10500人，系日本陆军第2师团
第2师团当时的编制是：
第2师团：
师团长：多门二郎
中将
下辖：
步兵第3旅团（驻长春）
步兵第15旅团（驻沈阳）
骑兵第2联队
野炮兵第2联队
独立守备队：
队
长： 森
连
中将
下辖：
第1——第6大队
旅顺重炮兵大队
关东军宪兵队等 1932年5月，日本关东军兵力约10万人
所属部队：
第2、6、8、14师团、
第10师团主力
第38、39旅团
混成第8旅团
第1、4骑兵旅团 1933年，日本关东军约4万人
所属部队：
第6、8、14师团
第7师团之半
骑兵集团
独立守备队 1934年，日本关东军基干兵力约4万人
所属部队：
第3、7、16师团
独立混成旅团
骑兵集团
第1、2、3独立守备队 1935年，日本关东军兵力约5万人
所属部队： 3个师团、1个机械化旅团、1个骑兵集团、 3个独立守备队、飞机约80架 1936年，日本关东军兵力约8万人（包括驻朝鲜2个日军师团兵力）
所属部队：
第1、9、12师团 2个混成旅团 3个骑兵旅团 3个独立守备队
飞机230架 1937年，日本关东军总兵力约10万人
所属部队：
第1、2、4、12共4个师团
独立混成第1、11旅团
第1——第5独立守备队
骑兵集团：
第1、3、4骑兵旅团 1937年7月至年底，日本关东军编制序列为：
关东军司令部：
第1、2、4、8、12共5个师团
独立混成第1、11旅团
第1——第5独立守备队
骑兵集团：
第1、3、5旅团
关东军飞行集团
铁道线区司令部
旅顺要塞司令部 关东军宪兵队 1938年，日本关东军编制为：
所属部队：
第1、2、4、7、8、12、23、104共8个师团
独立混成第1旅团
第1——第3独立守备队 1939年，日本关东军所属部队：
第1、2、4、7、8、11、12、23、24共9个师团 1940年末，日本关东军所属部队：
第3军司令部：
辖：
第8、9、12共3个师团
第1独立守备队
第2、4、11共3个国境守备队
第4军司令部：
辖：
第1师团
第8独立守备队
第5、6、7、13共4个国境守备队
第5军司令部：
辖：
第11、25共2个师团
第6独立守备队
第3、4、12共3个国境守备队
第6军司令部：
辖：
第10、14、23、28共4个师团
第8、9共2个国境守备队
第1、2、3、5、9共5个独立守备队
第24师团、航空兵团 1941年末，日本关东军兵力为13个师团，约50万人
所属部队：
关东军司令部：
辖： 第3军
第3军司令部：
第8、9、12、57共4个师团
第4独立守备队
第1、2、10、11共4个国境守备队
第1战车团：战车第3、5、9共3个联队
第7炮兵司令部
野战重炮兵司令部
野战重炮兵第8、9、17、22共4个联队
第2、3重炮兵联队
东宁重炮兵联队
独立重炮兵第1、2、4、6、7共5个大队
独立山炮兵第4联队
独立臼炮兵第11、12、13共3个大队
第13野战防空队司令部
野战高射炮第48、50、51、55共4个大队
野战照空第2大队
独立工兵第5、9联队
第4军：
第4军司令部
第1师团
第8独立守备队
第5、6、7、13共4个国境守备队
野战重炮兵第1联队
独立重炮兵第8大队
野战高射炮第52大队
野战照空第3大队
第2工兵队司令部
第5军：
第5军司令部
第11、24、25共3个师团
第6独立守备队
第3、4、12共3个国境守备队
第2战车团：战车第4、10、11共3个联队
骑兵第3旅团
第8炮兵司令部
野战重炮兵第5、7、12、20共4个联队
独立重炮兵第5、9大队
独立野炮兵第1联队
第12野战防空队司令部
野战高射炮第53、54大队
野战照空第4大队
第1工兵队司令部
独立工兵第7、22、24共3个联队
第6军：
第6军司令部
第23师团
第8国境守备队
关东防卫军：
关东防卫军司令部
第1、2、3、5、9共5个独立守备队
直辖：
第10、14、28、29共4个师团
第7独立守备队
珲春驻屯队
第9国境守备队
野战重炮兵第2、10、18共3个联队
第11、14、15、16共4个野战防空队司令部
野战高射炮第32、33、34、35、36、40、44、 45、49共9个大队
野战照空第1大队
独立工兵第27联队
迫击炮第10大队
瓦斯第3大队
航空兵团 1942年，日本关东军所属部队：
第1、8、9、10、11、12、14、23、24、25、28、29、 57、71（及战车1、战车2）共14个师团 1943年底，日本关东军所属部队：
第1、8、9、10、11、12、14、23、24、25、27、28、 29、57、71（及战车1、战车2）共15个师团 1944年，日本关东军所属部队：
第11、25、57、71、107、108、111、112、119、 120（及战车1）共10个师团 1945年，日本关东军所属部队：约75万人
日本关东军改称为：关东军总军：
辖： 2个方面军、2个军、1个航空军
下辖：
第39、59、63、79、107、108、112、117、119、122、123、124、125、126、127、128、134、135、136、137、138、 139、148、149共24个师团
（其中：第59、137两个师团驻在朝鲜咸兴地区） 1个摩托化旅团 9个混成旅团 2个坦克团
各种飞机1200架（约1/4为作战飞机）
坦克160辆
另：
驻朝鲜方面军7个师团于1945年8月隶属关东军总司令部
合计：日本关东军总军此时实际拥有31个师团
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