Am 13. Juni 1934 wurde Kastornoje Verwaltungssitz eines neu geschaffenen, nach ihm benannten Rajons. Im Zweiten Weltkrieg war Kastornoje erneut Schauplatz schwerer Kämpfe. Nachdem der Ort Anfang Juli 1942 von der deutschen Wehrmacht während ihres Vorrückens auf Woronesch (siehe Fall Blau) okkupiert worden war, gelang es der Roten Armee in Weiterführung der erfolgreichen Operation Ostrogoschsk-Rossosch beim Versuch, große Teile der deutschen 2. Armee westlich von Woronesch einzukesseln, die Siedlung am 29. Januar 1943 zurückzuerobern.