En 1939 la Unió Soviètica va atacar Finlàndia, començant la Guerra d'Hivern. Els finesos van combatre amb força èxit al nord de Carelia, assolint penetrar a la Carèlia Blanca, però a l'istme de Carèlia (o istme d'Aunis), les tropes russes van penetrar les defenses finlandeses. Per la Pau de Moscou la major part de la Carèlia finlandesa va ser lliurada a l'URSS. Més de 400.000 persones, gairebé el total de la població, va fugir, i l'hagueren de reallotjar. El 1941 aprofitant l'atac del Tercer Reich a l'URSS, Carèlia fou reconquerida durant tres anys (1941–1944), en els quals també la Carèlia Oriental fou ocupada pels finlandesos. En concloure la Segona Guerra Mundial el 1945 la gairebé totalitat de Carelia va ser reincorporada a l'URSS, inclosa en la República Federativa Socialista Soviètica de Rússia amb el nom de República Socialista Soviètica Carelo-Finlandesa, amb capital a la ciutat de Petrozavodsk.