Rosjanie władali wyspą aż do 1917 roku. W październiku 1917 wyspę zdobyli Niemcy (Operacja Albion). Pół roku później, 24 lutego 1918 roku Sarema stała się częścią niepodległej Estonii. Był to wówczas jeden z najintensywniej rolniczo wykorzystywanych obszarów w kraju. Na wyspie istniało wówczas ponad 10 tys. gospodarstw, specjalizujących się głównie w produkcji mleka i jego przetworów. Rybołówstwem zajmowało się jedynie 2 proc. mieszkańców. W 1919 na wyspie otworzono szkołę rolniczą. Na mocy Paktu Ribbentrop-Mołotow w czerwcu 1940 roku na wyspę wkroczyła Armia Czerwona. Ponad tysiąc wyspiarzy zostało deportowanych na Syberię. Od października 1941 do 1944 r. wyspa była okupowana przez Niemcy. Przez okres II wojny światowej wielu mieszkańców Saremy zostało wywiezionych do Niemiec bądź też uciekło do Szwecji. Populacja wyspy zmniejszyła się o 1/3. W latach 1944–1990 wyspa należała do Estońskiej SRR. Przeprowadzono kolektywizację rolnictwa. Armia Czerwona zrobiła z wyspy fortecę budując ponad 30 baz wojskowych. Prawa do swobodnego przemieszczania się mieszkańców na wyspę były ściśle ograniczane. Od 20 sierpnia 1991 r. Sarema należy do niepodległej Estonii.