2014年3—5月，省文物考古研究所曾多次对七三一相关遗址进行了实地考察。此次发掘前，在细菌实验室及特设监狱遗址西南角外60米处埋设了“七三一部队旧址永久性坐标基点”，采用象限法布10米×10米探方，细菌实验室及特设监狱遗址位于第一象限内。

国家文物局对七三一旧址的发掘保护和展示极为关注，文化部副部长、国家文物局局长励小捷曾亲临现场部署指导。黑龙江省文化厅和哈尔滨市平房区政府亦非常重视，专门成立了发掘领导机构，并指派富有经验的考古专家担任现场领队。

在黑龙江省文化厅和哈尔滨市平房区政府的直接领导下，2014年5—11月，黑龙江省文物考古研究所领衔，会同侵华日军第七三一部队罪证陈列馆、哈尔滨工业大学土木工程学院、东北师范大学历史文化学院，对细菌实验室及特设监狱基址进行了全面揭露。

细菌实验室及特设监狱（通称“四方楼”）位于七三一部队旧址核心区南部中央，方向为北偏西9°53′23″。南距本部大楼71米，北距病毒研究室35米，东距锅炉房77米，西距野口班15米。如果说本部大楼是七三一部队指挥策划中心的话，那么“四方楼”就是其细菌实验和罪行实施的最为核心抑或要害场所；从罪证角度讲，后者较前者显然更为重要。也正因如此，当1945年8月七三一部队溃逃时，动用工兵部队炸毁的建筑物中，首当其冲的就是“四方楼”。在残存的建筑物中，“四方楼”的破坏最为严重，也最为彻底。

细菌实验室及特设监狱遗址实际呈长方形，地下基础东西长151.4米，南北宽101.3米，总占地面积15336.82平方米；以地上外墙计算，东西长150.14米，南北宽100.02米，总占地面积15017平方米。由细菌实验室、特设监狱、中心走廊及四个庭院构成。