W czasie wojny rosyjsko-japońskiej w latach 1904-1905, w sierpniu 1904 roku odbyła się bitwa pod Korsakowem. W 1905 roku Japonia podbiła Sachalin.
w późnych etapach wojny, a południowa Sachalina, w tym Korsakowski, została przekazana Japonii w 1905 roku po porażce Rosji w wojnie. Rosjanie spalili drewniane miasto przed przekazaniem. Na popiółach Fortu Korsakowskiego Japończycy zbudowali nowoczesne miasto z kamieniem, z brukowanymi ulicami i elektrycznością, przemianowali je na "Ōtomari" (大泊), tłumaczenie słów Ainu "Poro-an-tomari" (wielki port). Miasto było tymczasową stolicą prefektury Karafuto w latach 1905-1907. Podczas gdy miasto było w rękach Japończyków, znacznie się rozwinęło. Jako kolonię karną pod rosyjską administracją, Ōtomari utrzymywało praktykę pracy przymusowej: Japończycy sprowadzili tysiące etnicznych Koreańczyków do Ōtomari jako robotników. Współczesna populacja Korsakowa pochodzi głównie od tych robotników.