全面抗戰爆發后，1938年2月28日，日軍飛機首次空襲了永嘉縣城溫州，并對南塘飛機場進行了轟炸。之后，日軍飛機頻繁對全縣進行空襲，給人民的生命和財產造成了巨大損失。據溫州城區的不完全統計，日軍先后出動700多架次飛機，投下400多枚炸彈，造成750多人傷亡，1300多間民房和100多艘船只被炸毀。

同時，小股日軍還時常在溫州沿海島嶼登陸，進行燒殺搶掠，并一度在甌江口航道設置障礙，封鎖了甌江口及沿海港口，導致溫州各港口的運輸陷入停頓。在抗戰期間，日軍不僅對溫州城區及郊區進行了大肆轟炸，還對沿海地區進行了騷擾和掠奪，并三次侵占溫州。

永嘉縣城溫州首次淪陷發生在1941年4月19日至5月3日。4月18日晚，日本第二十六補充師團的2000余人在瑞安沙園登陸，占領瑞安縣城，次日進占溫州城，在積谷山、松臺山、海坦山等地架設大炮。日軍司令部設在府前街的甌海實業銀行，野戰醫院則設在甌海醫院。國民黨八區專員公署撤至永嘉楓林，永嘉縣政府撤至瞿溪。當時，中共浙江省委機關也轉移至瑞安肇平垟。國民黨軍隊倉促撤退，只有永嘉縣國民自衛兵團第二中隊在橋下街等地伏擊了小股日軍，雙方均有傷亡。此外，中共西楠溪中心區委還成立了由徐順性、鄭九芝等10人組成的抗日游擊小組，由鄭九芝擔任組長。

日軍侵占溫州，旨在配合其全面侵華政策，擾亂我方后方，為漢奸活動提供助力和便利，并趁機進行經濟掠奪。5月3日，入侵溫州的日軍分別從飛云江、狀元橋登艦撤離，前后共占據溫州15天。

溫州第二次陷入敵手是在1942年7月11日至8月15日。當年4月，日本大本營便策劃了《浙贛作戰》計劃，其中《浙江作戰方案》明確指出，其主要目的是擊潰浙江省的敵軍，摧毀主要的航空基地，以挫敗英、美、中航空勢力利用該地區轟炸日本本土的圖謀。執行這一戰略任務的是駐上海的日本第十三軍，而進駐溫州的是該軍下屬的由日軍旅團長高橋勝馬指揮的小薗江混成旅團，兵力接近千人。

旅團沿著金華、麗水、青田、溫州的公路線南侵。7月1日占領麗水，9日攻陷青田，并在行進至永嘉縣林福下村抬頭山時，分兵兩路進犯溫州。一路橫渡甌江，經橫山，翻越山竹嶺、天長嶺，抵達郭溪后進攻溫州；另一路則沿甌江邊經朱涂、白垟、橋下、梅岙前往羅浮，與在甌江登陸的海上日軍會合，在飛機掩護下，于11日侵占溫州，并一度占據樂清盤石和瑞安縣城。當時，溫州的國民黨駐軍有第八十八軍暫編第三十三師和地方部隊，兵力遠超入侵日軍，但在日軍長驅直入時，卻未加抵抗，任由日軍通行，徹底暴露了國民黨當局消極抗戰的真實面目。

日軍占領溫州后，頻繁派兵到甌北進行騷擾。中共浙南特委紙山辦事處隨即通知甌北縣委做好群眾發動工作，積極籌備開展抗日游擊戰爭。甌北縣委在甌江北岸設立了多個秘密聯絡站，與撤至農村的群眾組織保持聯系，并收集日軍情報。同時，甌北縣委武工隊也進駐沙頭一帶開展活動。8月初，發現日軍并無長期占領溫州的意圖后，甌北縣委又將武工隊從沙頭一帶撤回縣委駐地，以避免暴露。

溫州第三次被占領的時間是從1944年9月9日到1945年6月17日。1944年春季，美軍在太平洋戰場的攻勢已經從逐島進攻發展到越島進攻，逐步逼近日本本土。同年秋季，蘇聯紅軍也逼近了德國本土，希特勒的法西斯政權瀕臨滅亡。日本軍部預估美國將在中國東南沿海地區建立空軍基地，用以轟炸日本本土，因此決定采取主動出擊的策略，占領浙東沿海的要地，以封鎖中美之間的聯絡，并在中國東海構建強大的支撐力量。

9月初，由日本第十三軍組織的甲支隊（后在次年2月改編為獨立混成第89旅團），共4個大隊，在黎岡壽男少將的指揮下，從金華經麗水、青田向永嘉進發，于8日下午抵達林福下村抬頭山，然后分三路進攻溫州。9日，溫州再次淪陷，并且日軍控制了羅浮、龜山、蛇山等地。12日，另一路日軍從永嘉烏牛侵入樂清的西鄉地區，11月16日更是侵占了樂清縣城。

在此之前，國民黨永嘉縣政府及機關已于9月7日從溫州遷往楓林，縣政府設在徐氏大宗祠。

永嘉縣城溫州作為浙南的中心城市，在盧溝橋事變后，隨著中國廣大地區的相繼淪陷，溫州一時成為了東南沿海的重要港口城市。1941年之前，其工商業經濟曾一度呈現出畸形的繁榮景象。然而，經過這三次的淪陷，溫州損失慘重，元氣大傷，逐漸走向衰落。

日本侵略軍在大規模入侵過程中，瘋狂轟炸、肆意燒殺搶掠，奸淫婦女，甚至使用毒氣和細菌武器殘害永嘉縣的居民，其罪行數不勝數，難以用言語盡述。據不完全統計，在全面抗日戰爭期間，永嘉縣（現今的永嘉縣域）直接因戰爭導致的人口傷亡達到792人，其中死亡330人，受傷415人，失蹤47人。更有242名婦女遭到日本侵略軍的強奸或輪奸，其中4人因此喪生。1944年4月，鼠疫從麗水等地傳入永嘉縣的橋頭地區，導致97人感染，其中80人死亡。整個永嘉縣共有225人感染鼠疫，147人因此喪命。

日軍第三次占領溫州后，迅速在城區組織了維持會，并成立了偽永嘉縣政府，配備了各部門偽職人員以及城區9個鎮的偽鎮長。同時，他們推行毒化政策，在溫州各地設立賭場、鴉片館、妓女館，甚至設立了一個“慰安所”，強迫中國婦女為日軍士兵提供性服務。日軍所到之處，奸淫擄掠，無惡不作。他們還收羅流氓、地痞、盜賊、毒販等社會敗類，以及國民黨軍警中的敗類，組織便衣隊，橫行霸道，欺壓百姓，使得溫州成為了人間地獄。

除了搶掠物資外，日本侵略軍還設立了各種經濟掠奪機構，如“軍事物資交換所”、“中華輪船公司出張所”、“儲備物資交換所”、“昭和通商株式會社溫州出張所”、“浙甌貿易公司”、“卷煙專賣局”、“紙類專賣局”等。他們還控制了商會和同業公會，無孔不入地進行搜刮和掠奪。據統計，僅溫州的普華電燈公司、光明火柴廠、西山陶瓷廠、大明實業廠等17家工廠就直接經濟損失達1.5億元；而商業方面，僅木材和紗線業等19家商店的損失就達到了5600多萬元。

日軍的暴行數不勝數，罄竹難書，其侵略行徑給中國人民帶來了巨大的痛苦和損失，也彰顯了其殘暴無道的本性。