1941年底，关东军配备有大量战斗力强的甲种师团(番号不大于20)：第1师团、第8师团、第9师团、第10师团、第11师团、第12师团、第14师团、第23师团、第24师团、第25师团、第28师团、第29师团、第57师团。
1942年10月，日本政府将关东军司令部升格为关东军总司令部，增设两个方面军司令部和装甲军、关东防卫军司令部以及第2航空军司令部，关东军的兵力达到顶峰。1942年底，关东军的主力师团变化不大，为：第1师团、第8师团、第9师团、第10师团、第11师团、第12师团、第14师团、第23师团、第24师团、第25师团、第28师团、第29师团、第57师团、第71师团。
从1943年初开始，随着太平洋战事发展，日本关东军主力逐渐被抽调至太平洋战场。1943年底，关东军的主力师团：第1师团、第8师团、第9师团、第10师团、第11师团、第12师团、第14师团、第23师团、第24师团、第25师团、第27师团、第28师团、第29师团、第57师团、第71师团。
1945年1月，日军大本营再次抽调关东军13个师团赴太平洋战场。4月美军占领冲绳并开始空袭日本本土，日军为集中兵力进行本土决战，又从关东军抽调7个师团和所储备的近1/3战略物资回日本本土备战。
1945年5月，德国投降后，日本为防守苏联可能进行的进攻，再次扩充关东军兵力，将在东北的25万退伍的日本军人重新征召，编成8个师团、7个混成旅团、1个坦克兵团和5个炮兵联队，作为临时部署兵力的补充。经过迅速补充，关东军兵力达到24个师团，约70万人。关东军总人数的增加只是一种表面膨胀，武器装备严重不足，甚至抽调伪军的装备补充新编关东军部队，很多新兵是老人和孩子。
1945年8月，苏军发动攻击关东军战役时，关东军22个师团的配置：第39师团、第63师团、第79师团、107师团、108师团、112师团、117师团、第119师团、122师团、123师团、124师团、125师团、126师团、127师团、128师团、134师团、35师团、136师团、138师团、139师团、148师团、149师团
