山田乙三算是“临危受命”了。当时，世界反西斯战争节节胜利，日军在各个战场走向衰败。这种情况下，为了确保日本对“满洲国”的统治，保住“帝国的第一道防线”，并加强对苏作战的准备，日军大本营制订了“全面持久为方针的关东军作战计划”，要求山田乙三，无论形势发生什么样的变化，即使关东军被迫进行游击战争，深入到“南满”、朝鲜北部山岳地带，也要坚守“满洲”。
山田乙三为了实现大本营交待的任务，从各方面领导关东军，展开“工作”。第一项就是加强对“满洲国”的统治力度。关东军司令官本来就是“满洲国”的“太上皇”，山田乙三为了加强控制力度，进一步强化对东北人民的法西斯统治，他命令日伪宪兵、特务、警察依据《思想矫正法》和《保安矫正法》，抓捕他们认为可疑的东北老百姓，将他们关押进“矫正辅导院”。关进“矫正辅导院”的人被罚做苦役，很少能够生还。以伪“满”鹤岗矫正所为例，被关进此处的人，每天都被强迫劳动12小时以上，且劳动条件十分恶劣，而每人每天仅给6两粮，结果造成大批人员死亡。
在经济上，山田乙三以“支援圣战”为名，搜刮东北人民的财物，以支持日军扩大战争之需。粮食是最主要的掠夺对象。据“满洲国”官方资料统计，1939年至1945年，关东军从中国东北掠夺到日本的粮食共计1100多万吨，仅1944年一年，山田乙三就向日本本土输送了粮食300万吨。为了最大限度地掠夺粮食，山田乙三还规定，大米是军需品，严禁东北老百姓食用。谁若是被发现吃了大米，马上就会被以“经济犯”治罪。仅1944年8月至1945年8月的1年间，全东北地区以“经济犯”为名治罪的就达317100多人。
在军事上，山田乙三根据大本营的命令，进行了一系列的调整和准备。首先是制订关东军全面持久作战的具体方案，与之相配合地，进行新的兵力部署，强征劳役修筑工事，尽力通过动员征兵和准备细菌战以弥补兵力不足。
1945年4月，山田乙三领导关东军制订了关东军全面持久作战的具体计划，包括：作战地区转向纵深发展，将兵力纵深配置全满洲（包括朝鲜），构筑复廓阵地设施以适应持久作战计划；加强满洲（包括朝鲜）内部治案对策，并考虑对日侨的安排；重视背后的朝鲜方面，更加密切与驻朝鲜第十七军的联系；应特别重视西及西南正面以及东南正面。以此方案为指导，关东军调整了兵力部署，制定了将关东防卫司令部由奉天（沈阳）推进到郑家屯，使之担当西正面防御任务，将第三方面军由齐齐哈尔后退至奉天（沈阳）等具体对策。与此同时，山田乙三还在东北地区加紧修筑军事工事。命令驻满各地日军严格执行《劳动强制法》，强征中国百姓进行无偿劳动。日本侵略者实行野蛮的奴隶劳动制，加之劳动条件极为恶劣，造成大批被征劳工死亡。1944年，从东北地区各县强征1。5万多名劳工修建兴安岭王爷庙军事工程。关东军用刺刀和皮鞭驱使劳工们干非常繁重的工作，劳工们缺吃少穿，被迫害致死的达6000多名。
1944年春以来，随着太平洋方面战局日益紧迫，关东军的精锐师团大多被调走，甚至新建的用来补充兵力的师团也被调出。至1944年底，关东军被调出的主要兵团达12个师团和1个坦克师团。此时的关东军虽号称百万，但实际上的兵力与1943年相比，已减少约1/2。在这种情况下，日军大本营制订了《驻满洲兵备大纲》，要求关东军：“通过增加战略单位及兵员，在外观上保持强大军备威容。”
末任东军司令山田乙三（3）
因而，山田乙三下令在“满洲国”实行“全体动员”，从日本移民中征召后备兵员，他计划将关东军兵力由45万扩充到90万。为实现这一目标，山田乙三下令在“满洲国”的日本适龄男子中，除从事行政、治安、交通、通信、军需产业等所必需的约15万人外，其余25万人全部动员起来，编成后备兵团。通过“全体动员”，至1945年上半年，关东军编成师团8个、独立混成旅团7个，以及坦克师团（旅团）和特警队等。
一○○细菌部队用活人进行细菌战实验另一方面，山田乙三开始积极准备细菌战，以弥补兵力不足的问题。
山田乙三同意“日本没有充分的五金矿藏及其他制造武器所必需的原料，所以日本务必寻求新式武器，而细菌武器便是其中的一种”的论调，因而他十分重视细菌武器的生产。他上任不久，就听取了关东军医务处处长冢隆二、兽医处处长高桥隆笃的汇报。
冢隆二和高桥隆笃分别指导、管理着第七三一细菌部队和第一○○细菌部队。他们两人向山田乙三详细报告了准备细菌作战的情况。山田乙三对他们的工作表示满意，并要求他们积极做好战争准备。
随后，山田乙三还亲自到第七三一部队视察，山田乙三视察了第七三一部队各个部门。视察后，山田乙三对该部队细菌研究工作及制造细菌武器的能力，极为赞赏，并且夸道：“我相信第七三一部队的生产能力足以供应在大规模战争中使用细菌武器。”
第七三一部队是日本帝国主义在中国建立的研制细菌武器的主要基地，其前身是1933年在哈尔滨市郊建立的“东乡实验所”，该实验所直接受关东军司令部统辖，对外称为“东乡部队”。1936年，以此实验所为基础，建立了一个关东军特别军事区，实际上是日军专门研究和制造细菌武器的基地。为了掩盖日军准备细菌战的罪行，这个部队对外公开称“关东军防疫给水部”，石井四郎是首任部长。到1941年8月，为了统一部队的番号，“关东军防疫给水部”改称关东军第七三一部队，仍由石井四郎担任部队长。
该部队拥有制造细菌武器和准备细菌战所必需的庞大的、现代化的技术装备，以及大批医学专家和研究人员，他们对所有种类的传染病都进行研究。这些传染病包括鼠疫、赤痢、脾脱疽、霍乱、伤寒、结核、麻风、梅毒等，然后从中选择传染效果最好的细菌，用于制造细菌武器。
为了拟订细菌战的详细计划，1944年末，山田乙三专门召开了一次关东军司令部高级军官会议，讨论战争发生时如何有效使用细菌武器的问题。关东军参谋长笠原行雄、副参谋长池田、作战部参谋竹田宫及作战部部长村野和第七三一部队长北野政次出席了会议。北野政次在会上详细介绍了使用细菌武器的各种办法，得到了山田乙三等人的支持和赞同。拟订详细的细菌战计划后，1945年3月，山田乙三命令第七三一部队和第一○○部队加紧扩大细菌武器的生产，为挽回战争的颓势作垂死挣扎。为此，山田乙三重新启用曾因贪污军费被解除第七三一部队长职务的细菌战专家石井四郎，派他重新担任第七三一部队长，专事负责细菌武器的生产。
石井四郎秉承山田乙三的旨意，领导第七三一部队加紧繁殖细菌，大量生产细菌武器。到1945年7月，第七三一部队已储备了一百公斤以上的鼠疫菌，以及大量的伤寒、霍乱、赤痢、脾脱疽等各种细菌，这些细菌的数量十分惊人。日本专门研究第七三一细菌部队的著名学者森村诚一曾推断：“假如把第七三一部队储存的细菌和数吨跳蚤、老鼠等散布到苏联各大城市，可怕的传染病很快就会蔓延欧洲大陆。从理论上讲，第七三一部队的储备量毁灭全人类也是绰绰有余的。”
山田乙三作为关东军司令官，从上任后，就开始加紧备战，准备同苏联进行持久的战争。进入1945年以后，日本侵略军在各个战场都打得非常辛苦，因而，盘踞在中国东北的关东军也相应地进行了一系列的部署。
1945年5月5日，日本陆军部从中国的其他战场抽调了4个师团到中国东北和朝鲜，加强此处兵力。随后各师团开赴到各自的指定地域。其中，第一一七师团于6月25日开往中国东北洮南；第七十三师团于6月19日开往中国东北通辽；第五十九师团于7月19日开往朝鲜的咸兴；第三十九师团于7月21日开往朝鲜的清原。
1945年6月4日，日军参谋总长梅津美治郎在大连召开军事会议。在会上，梅津美治郎传达了大本营“关于大陆作战命令”，并听取了山田乙三和冈村宁次的军情汇报，会议具体研究了对苏作战的准备问题。
6月14日，山田乙三在新京（长春）召集所属两个方面军司令官以及各军司令官开会，研究制订了“关东军对苏联作战计划”。此外，山田乙三还于6月发布了以作战准则为内容的《关东军战斗教令》，要求关东军将士在以全面持久为目的的作战中，充分发挥力量。关东军原来打算经过这样的周密部署和作战准备，实现对苏的全面持久作战，以保住“满洲国”。
然而，当苏联红军向关东军发起突然进攻后，山田乙三却还是被打得措手不及。关东军在苏联红军的进攻下，倾刻之间全面崩溃。
末任东军司令山田乙三（4）
1945年8月9日凌晨零时，苏联红军以百万大军，在远东军区总司令华西列夫斯基元帅指挥下，兵分四路，以迅雷不及掩耳的凌厉攻势突入中国东北，对关东军发起全线攻击。苏联红军的四路出击方向分别是：后贝加尔方面军，担任主要的突击任务，从西面突入中国东北的中部平原，同远东第一方面军相呼应，形成大包围圈，切断关东军同华北日军的联系，分割围歼关东军的第三方面军主力。苏蒙联军作为第二路，进攻承德、锦州和张家口。第三路是远东第一方面军北冀部队，其任务是从东面突入中国东北的中部平原，分割围歼关东军第一方面军主力，然后向吉林、长春、哈尔滨突击。远东第二方面军充当第四路，负责策应后贝加尔方面军和远东第一方面军北冀部队，并担任辅助突击，向哈尔滨、齐齐哈尔方向进攻，牵制并歼灭关东军第四方面军。
苏联红军这四路大军共有80个师，4个坦克机械化军，6个步兵旅，40个坦克机械化旅，地面总兵力达157。7万人，坦克5556辆，还拥有飞机近五千架。同时，苏联远东第一舰队和太平洋舰队在朝鲜元山一带靠岸，从侧面予以支持。
苏联红军的突然进攻，大出日本大本营和关东军所料。关东军原来判断，苏军对德作战后，需要休整，对日作战时间可能在1946年春，最早也要在1945年9月中旬以后。苏联红军的突然全线进攻，加之兵力和武器装备都远胜过日本关东军，使关东军措手不及，其整个部署被打乱，部队被割裂，失去统一指挥。
8月9日，苏联红军出兵东北时，关东军总司令官山田乙三并不在长春关东军司令部，而是在8日去了旅顺出席关东神宫的奠基仪式。关东军司令部收到来自前线的关于苏军发动进攻的紧急报告后，参谋长秦彦三郎以总司令官的名义发布了《战时防卫规定》。当天下午，山田乙三乘飞机赶回关东军司令部。而此时关东军各部队已被分割得七零八落，根本无法统一组织抵抗。
山田乙三根据大本营指示，做出了将“满洲国”政府和关东军总司令部分别转移到临江和通化的决定。同时还命令第七三一部队和第一○○部队将贵重仪器和机密资料全部转移到朝鲜南部，销毁所有可能暴露关东军准备细菌战的罪证。
8月10日，石井四郎接到命令后，立即指挥撤退，为了销毁罪证，他们用卡车将一千个人体标本扔进松花江，来不及带走的实验记录和材料都烧毁。大量的细菌培养器、冷冻设备、显微镜、陶制细菌炸弹等，一件一件都被毁掉了。然后，又将被囚禁的300余人杀掉。最后，用炸药和重油摧毁了部队的所有建筑物。
8月12日夜，“满洲国”皇帝溥仪匆忙携后妃和亲近逃往临江。山田乙三率关东军司令部幕僚及有关人员抵达通化，留下参谋长秦彦三郎和一批作战及情报方面的参谋，处理善后工作。
至8月14日，苏联红军全面突破日军边境防御。外贝加尔方面军越过大兴安岭，前进450至500公里；远东第一方面军前进150至200公里，到达牡丹江平原；远东第二方面军前进50至100公里，进入佳木斯附近；太平洋舰队协同陆战队占领了北朝鲜雄基、罗津等港口，切断了日军从海上的退路。
而日军除部分兵力仍在牡丹江市和海拉尔、虎头等堡垒地区继续抵抗外，大部分溃败。14日中午，大本营来电通知山田乙三，第二天中午有重要广播。当晚，山田乙三乘飞机赶回长春。
8月15日中午，山田乙三和关东军司令部人员聚集在收音机前收听天皇的《停战诏书》。但此时，大本营未发来任何命令和指示，危在旦夕的关东军召开了最后一次司令部幕僚会议。
16日，关东军司令部幕僚会议召开，研究关东军是停战投降还是抵抗到底。会议争论得很激烈，一种意见主张抵抗到底，即使全军牺牲也在所不惜，一种意见主张立即停战。有的青年军官手不离刀柄，有的握着手枪，会议气氛始终显得很紧张。
面对这种情况，总参谋长秦彦三郎开口说：“我们军人除服从陛下的命令外，没有其他忠节之道。那些要抵抗到底的人，请把我们的脑袋砍掉，然后再去！”刹那间，会议室里变得鸦雀无声，不一会儿，年轻的幕僚们开始失声痛哭。这时，山田乙三说：“我充分理解诸位的心情，可是圣断已经下达，军队只能遵奉圣职，为结束战争而竭尽全力。照参谋长的意见办：服从圣断！”
16日午夜，关东军司令部终于收到大本营令其停战投降的指示。
在接到大本营指示后，山田乙三面对巨大的溃败，不得不发出停止军事行动，同远东苏军总指挥部进行谈判的命令。同时，山田乙三向关东军所属部队发出关于停战的命令：（1）帝国决定停止对美、英、苏、华作战。（2）关东军要想尽种种办法达到停战的目的。（3）各方面军、各军及直属部队，应立即停止战斗行动，但在停战谈判达成协议之前，遇到敌人的进攻，不得已时采取的自卫战斗行动，不在此列。（4）要迅速掌握分散的部队，并广泛传达本命令的精神。（5）各兵团、部队可分别同自己面对的苏军进行适当的谈判，并交出武器和碉堡。
17日上午，山田乙三派参谋长秦彦三郎赶往哈尔滨，试图通过苏联驻哈尔滨总领事馆与苏联远东军指挥部取得联系。下午17时，远东苏军总指挥部接到了山田乙三发来的无线电报，说他已命令关东军各部队立即停止军事行动，向苏军缴械。
末任东军司令山田乙三（5）
但是，由于通讯联络不畅，再加上一些顽固的法西斯军人的煽动，许多地区的日军并未立即放下武器，仍在负隅顽抗。为此，华西列夫斯基元帅当即电告山田乙三，要求“从8月20日12时起在全线停止对苏军采取任何战斗行动并缴械投降”，关东军司令部要将停止抵抗和投降就俘的命令下达到自己的一切部队。如果一旦开始缴械，苏军将停止战斗行动。
18日3时30分，山田乙三通过电台答复苏军总指挥部，准备履行一切投降条件。同一天，苏联远东第一方面军副参谋长谢拉霍夫率领一支空降部队降落在哈尔滨机场时，意外地碰上了山田乙三派来同苏军洽降的关东军参谋长秦彦三郎。19日，在苏联远东第一方面军司令部里，华西列夫斯基元帅同秦彦三郎就日军投降问题谈判。秦彦三郎接受了苏军提�