1934年，板垣徵四郎升任關東軍副參謀長兼駐偽滿洲國武官，又染指內蒙古，妄圖把內蒙古從中國分裂出去，並在內蒙古和華北製造偽政權。
1936年，板垣升任關東軍參謀長，又在內蒙古挑起了綏遠事件。
1937年7月7日，日本挑起盧溝橋事變，發動了全面侵華戰爭。此時 擔任駐本土廣島第五師團師團長的板垣徵四郎，又被派往中國直接參加侵略華北和華中的戰爭。同年，率軍進攻山西時，在平型關戰鬥中遭到中國八路軍的痛擊。1938年春，又率第五師團參加徐州地區的作戰，在臺兒莊戰役中受重創。
板垣徵四郎
1938年5月，奉調回國，出任改組的近衛內閣的陸軍大臣，主張擴大侵華戰爭，親自下令擴大戰爭範圍。 他參加了重要內閣會議，決定打倒中國國民政府，以拼湊的傀儡政權取而代之，並對籌組汪精衛傀儡政權負有重要的罪責。
1939年9月至1941年7月，板垣擔任日本駐中國派遣軍總參謀長，繼續參與侵華戰爭的指揮事宜，並對日本侵略軍在中國解放區的暴行負有責任。1941年晉升大將，調任日本朝鮮軍司令。1943年任最高軍事參議官。
1945年4月，板垣徵四郎出任總部設在新加坡的第七方面軍司令，指揮日軍在荷屬東印度和馬來西亞等地同盟軍作戰。在這期間，板垣強拉當地壯丁和勞工，搶奪當地的軍需物資，強徵、拐騙當地青年婦女充當「慰安婦」，對東南亞人民犯下了累累罪行。
1945年8月15日，日本宣布無條件投降。9月間，板垣徵四郎來到英 軍指定的受降地點，即英國皇家軍艦「薩塞克斯號」，代表日軍南方軍在 新加坡向英軍投降。板垣辦理完投降手續回到軍中後，召集各軍司令官，防止這些軍官帶頭自殺，命令將「有為之士」送回國內，以求「儘快地實現皇國之復興」。
板垣深知自己積極參與了幾乎全部日軍侵華活動，又積極參與了侵略朝鮮及東南亞的活動，歷任關東軍參謀長、陸軍大臣、中國派遣軍總參謀長、駐朝日軍總司令等要職，一定會被作為戰犯處理的，他想逃過 英軍對他的監控，逃往南美洲。為了順利逃脫，他向英軍駐新司令官史 密斯行賄了價值30萬美元的白金、黃金和天然鑽石。史密斯看透了板垣 的心思，先假意收下這份禮物，同時命令加緊對板垣的監控。
1945年12月，作惡多端的板垣徵四郎終於作為戰爭罪嫌疑犯在新加坡被盟軍逮捕，押解至東京，關於巢鴨監獄候審。
1946年5月，遠東國際軍事法庭開始對板垣徵四郎等28名甲級戰犯開庭審判。審判地點就在東京市原日本陸軍大本營的大講堂。
板垣徵四郎在遠東國際軍事法庭受審
板垣徵四郎被起訴犯有「破壞和平罪」、「殺人罪」、「分裂中國」等10項戰爭罪行。
對板垣徵四郎的審判由中國法官擔任主審。為了能儘量為自己減輕罪責，板垣與他的律師進行了多次商議，最後擬定了一個證人的名單， 其中絕大部分人都曾是他的部下，他們事先秘密商議、互相串供，企圖儘量為板垣洗脫罪責。
遠東國際軍事法庭檢察長基南與中國檢察官向哲浚、紐西蘭法官諾 斯克羅夫特、美國檢察官達尼甘等人，見到板垣的證人名單後，立即商議對策，他們開始想到板垣的故交石原莞爾。
石原莞爾與板垣交往密切，而且兩人一起策劃發動了「九一八」事 變，石原應該清楚板垣所犯下的種種罪行。當時石原患上了膀胱癌已是晚期，他們希望石原在人之將死時，能夠反省自己的罪行，與法庭合作，交代實情。豈料石原拒不合作，也不悔悟。 這一辦法行不通後，中國法官梅汝墩、中國檢察官向哲浚經過積極爭取，獲得了另一有力證人——被蘇軍俘虜的偽滿洲國的「皇帝」溥儀。 他願意出庭作證。
經過充分準備，對板垣的審判終於拉開了帷幕。 一開始，板垣仗著有自己的部下作證，替自己說話，氣焰頗為囂張。
中國檢察官向哲浚剛控訴完板垣自1931年起在中國犯下的種種滔天罪行，板垣的律師團立即要求傳證人出庭為板垣「作證」。
打頭陣的是島本正一，此人是「九一八」事變後，指揮日軍守備隊進攻中國軍隊的聯隊長。他證明說「九一八」事變純屬突發事件而非事先的預謀，並且說當時「日軍只是採取了自衛行動，不是板垣、土肥原、石原幾個幕僚所能策動的」。
中國法官梅汝墩見他滿嘴胡言，當即質問他當晚在哪裡，幹什麼。
這個問題他提前還沒來得及串供，因而不及細想就說：「那晚，我去 一個朋友家赴宴，喝得醉醺醺的，回家後就得到滿洲事變發生的報告。」 機敏的中國檢察官向哲浚抓住這個空子，立即提出：「審判長，證人島本既然聲稱他當晚喝醉了，那么一個醉酒的人又能證明什麼呢？」
審判長韋伯見中國檢察官批駁得有理有據，切中要害，便同意了請 求，於是令憲兵將島本拉了下去。板垣其他證人如法炮製的串供，因為拿不出什麼證據來確實地證明板垣的無罪，所以法庭決定不予採納。隨 後，法庭傳溥儀出庭作證。
溥儀作為偽滿洲國的「皇帝」，詳細陳述了板垣和土肥原一夥如何誘 騙他到旅順，如何軟硬兼施、威逼利誘他，最終炮製出偽滿洲國的經過，並且詳細揭露了日軍在東北的侵略罪行。除了人證以外，中國檢察官還提供了許多重要物證，包括日本外務省所藏檔案中的御前會議、內閣會議、五相會議等重要會議的記錄和決議，關東軍與大本營的往來密電、關東軍的動員令、日本政界元老西園寺的日記等重要材料。
板垣徵四郎罪行
依據這些有力的人證、物證，不僅推翻了板垣證人團炮製的偽證詞，而且駁斥了板垣為自己開脫而向法庭提交的長達48頁的自辯書。 面對確鑿的證據，板垣再也無法抵賴或是狡辯了。
經過長達兩年的法庭調查審理後，法庭認定板垣徵四郎一手策劃 了「九一八」事變，扶植偽滿洲國，製造內蒙古、華北「自治」運動；率軍 在「七七」事變後，擴大侵華戰爭，任陸軍大臣期間進一步擴大侵略中 國，並扶植「汪精衛政府」分裂中國。另外，對日軍侵略蘇聯領土行為負 有不可推卸的領導責任；任職期間積極推行戰爭政策，奴役佔領區人民 等罪行，事實倶在，證據確鑿。
最後，遠東國際軍事法庭判定板垣徵四郎「進行了對中國、美國、大英國協、荷蘭及蘇聯實行侵略戰爭的陰謀，他明知這些戰爭是侵略戰爭卻積極發動，並在其實行中擔任了很重要的角色」。同時，法庭還判定他犯有「違反戰爭慣例和違反人道罪，對於南洋群島佔領區數千人的死亡和痛苦，犯有不可推卸的直接責任」。
1948年11月12日，法庭最後判決板垣徵四郎絞刑。同年，板垣徵四郎這個沾滿中國人民和其他亞洲人民鮮血的劊子手，在東京巢鴨監獄被 執行絞刑。