С 1941-го по 1943 гг. был начальником производственного отдела бактериологического отряда № 731 Квантунской армии Японии. Данный отряд был «создан по секретному декрету императора Хирохито», который занимался разработкой бактериологического оружия. Включал в себя два десятка групп, в частности 16 групп отдела бактериологии «изучали» такие заболевания, как чума, дизентерия, холера, сибирская язва, тиф, туберкулез, сифилис и т. д. Также изучалась фармакология, рентгенография, передача заболеваний. Кавасима Киоси лично руководил выращиванием смертоносных бактерий. Опыты проводились на живых людях «маруто» — «бревнах» из числа китайцев, корейцев, маньчжур и русских, которые оказались на территории Маньчжурии. Сотрудники отряда № 731 оценивали общее число людей, погибших в его лабораториях, в три тысячи человек, однако по данным исследователей, для проведения опытов на людях бактериологам была предоставлена 31 тыс. чел. Поставки подопытных осуществлялись ежедневно японской жандармерией.

В 1942 году Кавасима лично принимал участие в испытаниях бактериологического оружия в центральной части Китая.

На Хабаровском процессе Кавасима Киоси был приговорен к лишению свободы с отбыванием наказания в исправительно-трудовом лагере. Наказание отбывал в лагере военнопленных № 48 в Чернцах, Ивановской области.