Durante a guerra ruso-xaponesa de 1904-1905, un enfrontamento naval, a batalla de Korsakov, tivo lugar fóra da cidade en agosto de 1904. En 1905, o Xapón conquistou Sakhalin.
Na fase final da guerra, e o sur de Sakhalina, incluíndo Korsakovsky, foi entregado a Xapón en 1905 despois da derrota de Rusia na guerra. Os rusos queimaron a cidade de madeira antes da entrega. Sobre as cinzas de Fort Korsakovsky os xaponeses construíron unha cidade moderna revestida de pedra con rúas pavimentadas e electricidade, renomeándoa "Ōtomari" (大泊), unha tradución das palabras Ainu "Poro-an-tomari" (gran porto). A cidade foi temporalmente a capital da prefectura de Karafuto entre 1905 e 1907. Mentres estaba en mans xaponesas, a cidade creceu substancialmente. Unha colonia penal baixo a administración rusa, Ōtomari mantivo a práctica do traballo forzado: os xaponeses trouxeron miles de coreanos étnicos a Ōtomari como traballadores. A actual poboación coreana de Korsakov é descendente principalmente daqueles recrutas de traballo.