I 1855 underskrev Russland og Japan Shimoda-traktaten, som erklærte at begge lands borgere kunne bosette seg på øya, russere i nord og japanere i sør, uten en klar grense mellom dem. Russland gikk også med på å avvikle militærbasen sin ved Ootomari. Etter opiumkrigen tvang Russland Qing-herskerne til å undertegne Aigun-traktaten og Pekingkonvensjonen, hvor Kina mistet alle territorier nord for Heilongjiang (Amur) og øst for Ussuri, inkludert Sakhalin, til Russland. Russerne opprettet en straffekoloni i 1857, men den sørlige delen av øya ble holdt av japanerne til Sankt Petersburg-traktaten i 1875, da de avsto den til Russland i bytte mot Kurilene. Etter Den russisk-japanske krigen undertegnet Russland og Japan i 1905 Portsmouth-traktaten, som resulterte i at den sørlige delen av øya, sør for 50° N, igjen tilfalt Japan. Russerne beholdt de øvrige tre-femtedelene av området. Sør-Sakhalin ble administrert av Japan som Karafuto-chō (japansk: 樺太庁), med hovedstaden Toyohara, nå kjent som Juzjno-Sakhalinsk.