Promovido a mayor en 1903, Shirakawa regresó para comandar el 21o Regimiento de Infantería IJA durante la Guerra Ruso-Japonesa. Durante la guerra, fue transferido al personal de la 13a División IJA. A esta división se le dio la asignación independiente de ocupar Sakhalin
antes de la celebración del Tratado de Portsmouth, desembarcando en Sakhalin el 7 de julio de 1905, solo tres meses después de su formación, y asegurando la isla el 1 de agosto de 1905. Como resultado de su exitosa operación, Japón recibió el sur de Karafuto durante el Tratado de Portsmouth, una de las pocas ganancias territoriales de Japón durante la guerra. Después de la guerra, Shirakawa fue asignado a la Oficina de Personal del Ministerio del Ejército a partir de octubre de 1905. Fue ascendido a teniente coronel en 1907, coronel en 1909, y comandante del 34o Regimiento de Infantería IJA.