Roku 1935 Japonsko celé mandátní území anektovalo. Koncem 30. let 20. století Japonsko izolovalo Palau od okolního světa a započalo zde se soustředěným budováním řady opevnění. Koncem roku 1941 se na Palau soustředily japonské síly určené k útoku na jižní Filipíny. Během posledních fází druhé světové války se zdejší japonská opevnění stala terčem spojeneckých útoků. Spojenci se vylodili na zdejších ostrovech Peleliu (Bitva o Peleliu) a Angaur (Bitva o Angaur), zatímco na podstatně lidnatějších ostrovech Kororu a Babeldaobu (kam Japonci přemístili většinu Palauanů) nikdy nedošlo k invazi a japonské jednotky na těchto ostrovech byly izolovány. V období od 15. září do 27. listopadu 1944 pak USA dobyly a obsadily Peleliu a Angaur. Izolované jednotky na ostatních ostrovech se vzdaly na konci války.