במהלך מלחמת העולם השנייה הצטרפה איטליה למדינות הציר והשתמשה בדודקאנסים כבסיס ימי לפלישתה לכרתים ב-1940 ולבסיס אווירי להפצצת חיל האוויר האיטלקי על תל אביב. לאחר חתימת כניעתה של איטליה לבעלות הברית בספטמבר 1943, נשלח כוח של בעלות הברית על מנת לנסות ולסייע לאיטלקים להחזיק באיים. האיים הפכו לשדה קרב בין בעלות הברית ובין גרמניה הנאצית שפלשה אליהם בכוח גדול. מערכת הדודקאנסים והקרב על לרוס , שהיה האירוע המרכזי בה, הסתיימו בתבוסת האיטלקים ובעלות הברית, ובניצחון הגרמנים, ובכיבוש האיים בנובמבר 1943 על ידי גרמניה הנאצית. על אף שסולקו מיוון עוד ב-1944, החזיקו הגרמנים באיים עד סוף המלחמה ב-1945. בתקופה זו הושמדה הקהילה היהודית באיים כמעט לחלוטין. 1,700 יהודי רודוס ו-120 יהודי קוס נשלחו לאתונה ומשם לאושוויץ. רק כ-150 מהם שרדו. הקונסול הטורקי, סלאחטין אולקומן הציל 42 יהודים בעלי דרכונים טורקיים.