Vào ngày 7/6/1942, lực lượng hải quân Nhật Bản dưới sự chỉ huy của đô đốc Boshirō Hosogaya đã cho binh lính đổ bộ tại Attu cùng với cùng một lực lượng xâm lược Kiska vào ngày hôm trước. Lực lượng bao gồm 1.140 binh lính dưới sự chỉ huy của Thiếu tá Matsutoshi Hosumi đã giành quyền kiểm soát hòn đảo. 42 cư dân Aleut sống sót sau cuộc xâm lược của Nhật Bản đã bị đưa đến một trại tù gần Otaru, Hokkaido. Mười sáu người trong số họ đã chết trong khi họ bị cầm tù. Charles Foster Jones, một nhà điều hành đài phát thanh nghiệp dư và phóng viên thời tiết, đến từ St. Paris, Ohio, đã bị giết bởi lực lượng Nhật Bản ngay sau cuộc xâm lược do ông từ chối sửa chữa bộ đàm mà ông đã phá hủy trước đó để ngăn chặn quân đội chiếm đóng sử dụng nó. Vợ ông, Etta (1879-1965), một giáo viên và y tá, đến từ Vineland, New Jersey sau đó được đưa đến khách sạn Bund ở Yokohama, Nhật Bản, nơi giam giữ các y tá của Úc, những người đã bị bắt làm tù binh trong trận Rabaul, trên đảo New Britain thuộc Lãnh thổ New Guinea của Úc vào năm 1942.
Những người lính Nhật bắt đầu xây dựng một căn cứ không quân và công sự. Lực lượng Mỹ gần nhất đang ở trên đảo Unalaska và tại một căn cứ không quân trên đảo Adak. Trong suốt quá trình Nhật chiếm đóng (7/6/1942 – 30/5/1943, không quân và hải quân Mỹ đã bắn phá hòn đảo này. Ban đầu, người Nhật dự định chỉ nắm giữ cho đến mùa đông năm 1942; tuy nhiên, việc chiếm đóng tiếp tục vào năm 1943. Vào tháng 8/1942, đồn Attu được chuyển đến Kiska để giúp đẩy lùi một cuộc tấn công bị nghi ngờ của Mỹ. Từ tháng 8 đến tháng 10/1942, Attu không có người ở cho đến khi một lực lượng 2.900 người dưới quyền của Đại tá Yasuyo Yamasaki đến. Đơn vị đồn trú mới của Attu tiếp tục xây dựng sân bay và công sự cho đến ngày 11/5/1943, khi một đội quân 15.000 người của lính Mỹ đổ bộ. Vào ngày 12/5, tàu ngầm I-31 buộc phải nổi lên mặt nước cách Cảng Chichagof 5 dặm về phía đông bắc, sau đó nó bị đánh chìm trong một cuộc giao tranh với tàu khu trục lớp Gleaves USS Edwards.
Lực lượng đồng minh dưới quyền của Tướng John L. DeWitt đã giành quyền kiểm soát hòn đảo vào ngày 30/5/1943 sau khi quân Nhật còn lại tiến hành một cuộc tấn công banzai lớn. Lực lượng Mỹ mất 549 người và 1.148 người bị thương, 2.100 người khác phải sơ tán do bị thương do thời tiết. Trong trận Attu, tất cả trừ 29 người của quân đồn trú Nhật Bản đã thiệt mạng. Cuộc chiếm đóng kết thúc với một chiến thắng của người Mỹ và các lực lượng Mỹ coi sân bay đã hoàn thành một nửa là không có vị trí lý tưởng. Sau khi xây dựng một sân bay mới, người Mỹ đã tiến hành các cuộc tấn công bằng máy bay ném bom nhằm vào các hòn đảo của Nhật Bản trong thời gian còn lại của cuộc chiến.
Làng Attu đã bị bỏ hoang sau chiến tranh, và những thành viên còn sống đã được chuyển đến các hòn đảo khác. Vào năm 2012, nhân kỷ niệm 70 năm ngày chiếm đóng, một đài tưởng niệm đã được dành tại địa điểm cũ của thị trấn.
