1941年4月至1945年6月，日军三次侵占温州，使温州市抗战时期人口伤亡总计10214人，财产损失按1937年7月价值折算为30303077元。
1941年4月18日晚，以掠夺战略物资为主要目标的日军，纠集陆军第五师团第二十三补充联队600多人（后增至千余人），分乘数十艘汽、炮艇，沿飞云江进犯瑞安，19日凌晨，侵占瑞安，再兵分两路侵占温州城区，掠夺军需物资。28日起，日军将掠夺来的大量物资日夜向外抢运。5月1日至3日，日军分期由龙湾状元桥、瑞安登舰仓皇撤退。
1942年7月，由日军第十三军小江混成旅团，辎重兵联队长高妒马中佐率千余人，从金华经丽水、青田向温州进犯。9日到达嘉县林福下村抬头山，兵分两路：一路横渡瓯江，翻三洲岭经藤桥翻天长岭，11日侵占温州城区；另一路继续至永嘉罗浮深及乐清县。8月15日，日军向西经青田，往金华方向撤退。
1944年9月7日，日军第十三军第七十师团的黎冈旅团，由旅团长黎冈寿男指挥的3000人，从金华再次沿上次线路进犯温州。8日下午4时，日军在林福下村抬头山分两路，一路沿瓯江南岸上次入侵路线东下，另一路沿瓯江北岸侵占罗浮。9日温州第三次沦陷，16日乐清县城沦陷，同时，日军进驻洞头，扼守港口，大肆烧杀抢掠。1945年1月20日，侵占温州城的日军2000多人，会同数百名汉奸、流氓地痞等进犯瑞安，国军驻瑞安部队组织反击，23日收复瑞安城。
1945年5月25日，驻温州城中的日军纠集2000余人南下，侵占瑞安、平阳等地。6月12日，与驻闽北日军会合，一起退至温州城，17日撤离温州，26日撤出乐清北上。
日军三次侵占温州期间，实施就地活埋、以人作靶、开腔剖腹、放火焚烧、严刑拷打、刀砍刺杀等多种手段，残杀无辜平民。在永嘉永强石浦村（今龙湾区）和乐清盘石、柳市、翁洋等地设“慰安所”，强掠妇女充当“慰安妇”，对妇女进行性侵犯。尤其在奸淫蹂躏妇女时，伴随屠杀事件：有妇女被日军强奸或轮奸后剖腹，更甚者，日军将腹中的婴儿拉出串在刺刀上旋转抛入河里，有妇女遭枪杀或被折磨至死，或赤身裸体被抬上街头示众。
1942年7月，日军在南塘街强抓17名青年，捆绑在砻糠桥石板桥面上，被烈日暴晒、水淹，反复折磨致死。侵占温州的日军，先后将被俘的150余名国军官兵在翠微山、瓯江边等地活埋、残杀。
日军还投放鼠疫、霍乱等病菌残害温州人民。1941年4月，温州城区张海琴家被病菌传染后，三天内死亡11名亲人；西门杨卫一家被日军注射病菌，于1942年七八月间，6名亲人传染得病死亡；1944年4月，永嘉桥头有97人感染鼠疫，其中80人丧生。乐清翁洋九房村成为日军用细菌武器屠杀温州人民的试验场。
日军侵占温州期间，疯狂掠夺财物、抢劫粮食、工业原料等战略物资。日军从1938年2月26日至1945年6月17日，对温州实施疯狂轰炸并且随处纵火焚烧民房，毁坏人民生命财产，甚至在城区设赌场、开烟馆，引诱民众吸毒、贩卖毒品，残害百姓。
日军第一、第二次侵占温州城区，分别成立伪临时商会和“维持会”；第三次分别在温州城区和乐清城乡建立伪基层组织，1945年2月成立伪自治会，后改为伪县政府。
日军所到之处，不择手段残害人民，烧杀、奸淫、掳掠、投毒等，无恶不作，不但给温州人民造成惨重的人口伤亡和财产损失，而且给温州经济社会发展造成毁灭性的破坏，经济社会发展由此倒退了几十年，使原本十分贫困的城市贫民和乡村农民更加贫困。这场战争的破坏力，对后来的温州经济社会发展乃至精神文化的进步，造成不可估量的损失。