Počas rusko-japonskej vojny v rokoch 1904-1905 sa v auguste 1904 odohrala pri meste bitka o Korsakov. V roku 1905 Japonsko dobyl Sakhalin
v neskorých fázach vojny a južná Sachalina, vrátane Korsakovského, bola odovzdaná Japonsku v roku 1905 po porážke Ruska vo vojne. Rusi spálili drevené mesto pred odovzdaním. Na popeli pevnosti Korsakovského postavili Japonci moderné mesto s dláždenými ulicami a elektrickou energiou, ktoré premenovali na "Ōtomari" (大泊), čo je preklad slov Ainu "Poro-an-tomari" (veľký prístav). Mesto bolo dočasne hlavným mestom prefektúry Karafuto medzi rokmi 1905 a 1907. Zatiaľ čo bolo v japonských rukách, mesto výrazne rástlo. Ako trestná kolónia pod ruskou správou, Ōtomari zachovávala prax nútených prác: Japonci priniesli tisíce etnických Kórejčanov do Ōtomari ako robotníkov. Súčasná korejská populácia Korsakova pochádza hlavne z týchto pracovných povolaných.