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  第23師團是在1938年4月4日於熊本市組建的三團制師級單位,成立原因是由於中國抗日戰爭的白熱化,日軍佔領了大片領土,需要軍隊維持治安。因此日本政府在1938年允許軍方增設15、17、21、22、23這五個師級單位,總編制人數大約在1萬5千人前後。  雖然本單位是因應大陸戰場而成立,但是因為海拉爾(現在內蒙古的一部分)騎兵旅的駐軍先調往中國戰場,23師團便頂替該部隊任務職缺,整訓完成後派遣至滿洲國的北部邊境擔負國境守備。結果是1939年5至9月時,該部隊成為諾門罕戰役中對抗蘇聯紅軍的主力。  23師團最初聽命關東軍指令,將部隊所轄之偵搜團派遣至前線(指揮官為搜尋團長東八百蔵中校,簡稱「東支隊」);東支隊抵達時並沒有遇上蘇聯紅軍,但撤退時接獲蘇軍再度南下邊界的訊息,與隨後投入戰場的第64步兵聯隊(聯隊長:山縣武光上校)組成「山縣支隊」參戰,結果山縣支隊潰敗,東中校戰死。  眼見狀況不對,關東軍將戰車第3聯隊、戰車第4聯隊,23師團主力部隊通通北調。抵達戰場後兩個戰車團、23師團與64聯隊殘餘部隊合組,由安岡正臣中將率領(安岡支隊),再度對蘇軍發動攻勢,結果仍是致命性的慘敗,師團參謀長大內孜上校戰死。為因應戰局升高,關東軍在1939年8月4日成立第六軍,並將23師團納入下轄部隊。  在日軍攻勢屢屢受挫後,集結足夠戰力的蘇軍對日軍發動反擊,位於攻勢矛頭的23師團再度狠狠地被蘇聯輾碎。根據記載,第71步兵聯隊隊長森田徹上校8月26日戰死、第13野炮聯隊隊長伊勢高秀上校,第64步兵聯隊長山縣武光上校同於8月29日戰死、第71步兵聯隊代理隊長東宗治中校8月30日戰死、第71步兵聯隊長酒井美喜雄上校9月15日戰死,23步兵團團長小林恆一少將重傷,代理師團岡參謀長岡本徳三精神失常。基本上師下轄的主要部隊主官都已死傷殆盡。沒戰死的師團搜尋隊隊長井置榮一中校該戰役後自殺,師長小松原道太郎中將被解職召回日本,編入預備役後在1940年10月病故。  日軍統計後,23師團在諾門罕一役死傷11,958人,近乎該師編制的8成。這個部隊後來被稱為「悲劇的小松原兵團」。  諾門罕一役後,23師團重組。並強化戰力改組成機械化步兵師,與第8邊防隊共同負擔滿州國境的防守任務。1944年時,太平洋戰線慘敗,第23師團要求南調增援。原本預定調至臺灣,隨後因菲律賓戰況惡化被緊急轉調至當地強化防務。為了方便運輸師團編制與應付運輸損失,再度變更回普通之三團制步兵師,部分重灌備人員留用給第8邊防隊,此邊防隊而後擴充成第119師團。  但是,隨著在太平洋戰爭中於菲律賓對抗美國的形勢越來越不利,第23師團於1945年1月被調往呂宋,被配屬在第14方面軍。它到達的時候正是參加對抗美軍的仁牙茵灣戰役。在這場戰役及在隨後直至1945年3月由美國和菲律賓武裝部隊進行的呂宋島戰役中,第23師團在戰鬥中損失了24,508人,實際上這數字幾乎是編制的2倍,該部隊在菲律賓有自行徵補當地人民作戰。最後返國時,23師團只剩5,128人,但在菲律賓戰場它總共兵力曾達到29,636人。第23師團在呂宋島戰役結束後,實際上已經永不復存在。
第23師團是日本帝國陸軍中的1個師團,通稱號旭;該部隊也是日本帝國陸軍中第一支機械化步兵單位。