全面抗战爆发后，1938年2月28日，日军飞机首次空袭了永嘉县城温州，并对南塘飞机场进行了轰炸。之后，日军飞机频繁对全县进行空袭，给人民的生命和财产造成了巨大损失。据温州城区的不完全统计，日军先后出动700多架次飞机，投下400多枚炸弹，造成750多人伤亡，1300多间民房和100多艘船只被炸毁。

同时，小股日军还时常在温州沿海岛屿登陆，进行烧杀抢掠，并一度在瓯江口航道设置障碍，封锁了瓯江口及沿海港口，导致温州各港口的运输陷入停顿。在抗战期间，日军不仅对温州城区及郊区进行了大肆轰炸，还对沿海地区进行了骚扰和掠夺，并三次侵占温州。

永嘉县城温州首次沦陷发生在1941年4月19日至5月3日。4月18日晚，日本第二十六补充师团的2000余人在瑞安沙园登陆，占领瑞安县城，次日进占温州城，在积谷山、松台山、海坦山等地架设大炮。日军司令部设在府前街的瓯海实业银行，野战医院则设在瓯海医院。国民党八区专员公署撤至永嘉枫林，永嘉县政府撤至瞿溪。当时，中共浙江省委机关也转移至瑞安肇平垟。国民党军队仓促撤退，只有永嘉县国民自卫兵团第二中队在桥下街等地伏击了小股日军，双方均有伤亡。此外，中共西楠溪中心区委还成立了由徐顺性、郑九芝等10人组成的抗日游击小组，由郑九芝担任组长。

日军侵占温州，旨在配合其全面侵华政策，扰乱我方后方，为汉奸活动提供助力和便利，并趁机进行经济掠夺。5月3日，入侵温州的日军分别从飞云江、状元桥登舰撤离，前后共占据温州15天。

温州第二次陷入敌手是在1942年7月11日至8月15日。当年4月，日本大本营便策划了《浙赣作战》计划，其中《浙江作战方案》明确指出，其主要目的是击溃浙江省的敌军，摧毁主要的航空基地，以挫败英、美、中航空势力利用该地区轰炸日本本土的图谋。执行这一战略任务的是驻上海的日本第十三军，而进驻温州的是该军下属的由日军旅团长高桥胜马指挥的小薗江混成旅团，兵力接近千人。

旅团沿着金华、丽水、青田、温州的公路线南侵。7月1日占领丽水，9日攻陷青田，并在行进至永嘉县林福下村抬头山时，分兵两路进犯温州。一路横渡瓯江，经横山，翻越山竹岭、天长岭，抵达郭溪后进攻温州；另一路则沿瓯江边经朱涂、白垟、桥下、梅岙前往罗浮，与在瓯江登陆的海上日军会合，在飞机掩护下，于11日侵占温州，并一度占据乐清盤石和瑞安县城。当时，温州的国民党驻军有第八十八军暂编第三十三师和地方部队，兵力远超入侵日军，但在日军长驱直入时，却未加抵抗，任由日军通行，彻底暴露了国民党当局消极抗战的真实面目。

日军占领温州后，频繁派兵到瓯北进行骚扰。中共浙南特委纸山办事处随即通知瓯北县委做好群众发动工作，积极筹备开展抗日游击战争。瓯北县委在瓯江北岸设立了多个秘密联络站，与撤至农村的群众组织保持联系，并收集日军情报。同时，瓯北县委武工队也进驻沙头一带开展活动。8月初，发现日军并无长期占领温州的意图后，瓯北县委又将武工队从沙头一带撤回县委驻地，以避免暴露。

温州第三次被占领的时间是从1944年9月9日到1945年6月17日。1944年春季，美军在太平洋战场的攻势已经从逐岛进攻发展到越岛进攻，逐步逼近日本本土。同年秋季，苏联红军也逼近了德国本土，希特勒的法西斯政权濒临灭亡。日本军部预估美国将在中国东南沿海地区建立空军基地，用以轰炸日本本土，因此决定采取主动出击的策略，占领浙东沿海的要地，以封锁中美之间的联络，并在中国东海构建强大的支撑力量。

9月初，由日本第十三军组织的甲支队（后在次年2月改编为独立混成第89旅团），共4个大队，在黎冈寿男少将的指挥下，从金华经丽水、青田向永嘉进发，于8日下午抵达林福下村抬头山，然后分三路进攻温州。9日，温州再次沦陷，并且日军控制了罗浮、龟山、蛇山等地。12日，另一路日军从永嘉乌牛侵入乐清的西乡地区，11月16日更是侵占了乐清县城。

在此之前，国民党永嘉县政府及机关已于9月7日从温州迁往枫林，县政府设在徐氏大宗祠。

永嘉县城温州作为浙南的中心城市，在卢沟桥事变后，随着中国广大地区的相继沦陷，温州一时成为了东南沿海的重要港口城市。1941年之前，其工商业经济曾一度呈现出畸形的繁荣景象。然而，经过这三次的沦陷，温州损失惨重，元气大伤，逐渐走向衰落。

日本侵略军在大规模入侵过程中，疯狂轰炸、肆意烧杀抢掠，奸淫妇女，甚至使用毒气和细菌武器残害永嘉县的居民，其罪行数不胜数，难以用言语尽述。据不完全统计，在全面抗日战争期间，永嘉县（现今的永嘉县域）直接因战争导致的人口伤亡达到792人，其中死亡330人，受伤415人，失踪47人。更有242名妇女遭到日本侵略军的强奸或轮奸，其中4人因此丧生。1944年4月，鼠疫从丽水等地传入永嘉县的桥头地区，导致97人感染，其中80人死亡。整个永嘉县共有225人感染鼠疫，147人因此丧命。

日军第三次占领温州后，迅速在城区组织了维持会，并成立了伪永嘉县政府，配备了各部门伪职人员以及城区9个镇的伪镇长。同时，他们推行毒化政策，在温州各地设立赌场、鸦片馆、妓女馆，甚至设立了一个“慰安所”，强迫中国妇女为日军士兵提供性服务。日军所到之处，奸淫掳掠，无恶不作。他们还收罗流氓、地痞、盗贼、毒贩等社会败类，以及国民党军警中的败类，组织便衣队，横行霸道，欺压百姓，使得温州成为了人间地狱。

除了抢掠物资外，日本侵略军还设立了各种经济掠夺机构，如“军事物资交换所”、“中华轮船公司出张所”、“储备物资交换所”、“昭和通商株式会社温州出张所”、“浙瓯贸易公司”、“卷烟专卖局”、“纸类专卖局”等。他们还控制了商会和同业公会，无孔不入地进行搜刮和掠夺。据统计，仅温州的普华电灯公司、光明火柴厂、西山陶瓷厂、大明实业厂等17家工厂就直接经济损失达1.5亿元；而商业方面，仅木材和纱线业等19家商店的损失就达到了5600多万元。

日军的暴行数不胜数，罄竹难书，其侵略行径给中国人民带来了巨大的痛苦和损失，也彰显了其残暴无道的本性。