在日军步步紧逼之下，1937年11月始，杭、嘉、湖地区相继沦陷。1941年4月，日军发动宁绍战役。5月14日至17日，日军兵分四路入侵东阳北部的上卢、六石、怀鲁、虎鹿、巍山等16个都乡，以包围袭击国民党军队第10集团军86军和暂编第9军下属的13师、19师、35师、55师、67师、148师，双方在上卢、石马坑、裘家岭、斗鸡岩等地交战，仅在斗鸡岩和石马坑阵亡的国军就达千人。其间，日军出动飞机43架轰炸东阳，投弹421枚，打死民众255人，毁坏民房1300多间，财产损失价值239.6万元。
1942年5月，浙赣战役打响，国民党军队节节败退，浙赣铁路沿线地区沦于日军之手。19日，日军从嵊县、诸暨兵分四路入侵东阳，直扑县城。20日下午5时，东阳县城沦陷。9月1日日军占据县城，3日占据巍山，8日占据戚高山，并在东岘峰、西岘峰、巍山屏、戚高山等地构筑炮台，修建工事。21日，东阳33个都乡都被日军占据，彻底沦为人间地狱。
日军进城后，在迎晖门、双岘门、瞻婺门、通江门4座城门的城楼上设立岗哨，其余4座城门关闭。东阳百姓凡出入城门，必须持有“良民证”，并要向日军岗哨磕头，还要随时被搜身、审问。城门开得迟关得早，收种季节城内居民常因此而误了农事。
县城内设立了近20处日伪据点，包括监狱、刑警队、情报部、慰安所、田赋征收处、米量库、日本华中伐木株式会社、日本昭和通商株式会社、汪伪县政府、汪伪浙赣绥靖司令部、汉奸维持会、日本梅机关、宪兵队、警察局、派出所、关押劳工场所，等等。日军营房则设立在城外南午岭下的吴祠堂。从这些机构名称，就可以想见东阳百姓生活之暗无天日、水深火热。难怪当时的《东阳民报》以《吴宁台畔魑魅魍魉，南午岭下“人间地狱”》的标题来形容。
为了供养日伪军，日军把29个都乡设为“和平区”，分成4个区署和1个办事处，百姓每个月都被迫上交米、钱、柴。《东阳民报》1945年5月10日报道披露，城区敌伪要民众每月负担数额包括：区经费每乡二万元、米每乡四百市斤，代收炮台维持费用每乡六千一百二十元、参战情报费每乡四千五百元、邮政费八百元，代收乡镇办公经费每乡五千元、米三百市斤，代收保办事处办公经费每保一千元、米四十五市斤。4个区署和办事处的负担另外摊派。
要米要钱，已然令百姓苦不堪言；要人要命，更是让百姓处境危浅。
日军对东阳狂轰滥炸，3年内共出动飞机71架次，扫荡115次，共毁坏民房10373.5间，被毁坏和抢劫的财物价值16278万元。以1943年为例，当年1月23日至25日，日军大举扫荡湖溪、巍山两区，烧毁房子1700多间，杀死民众20多人。4月12日，正值画水黄田畈传统三月初八物资交流会，日军赶至画水抢走粮食、棉纱、火腿、布匹、食盐等600多担，耕牛40余头，被抓走的挑夫从黄田畈市场一直连到王坎头村（今画溪村），长达10里。
穷凶极恶的日军杀人不眨眼，他们常把东阳民众当作活靶子，练习射击、刺杀，或让军犬活活咬死，活埋、溺死、摔死、剖腹、挖心、割乳等令人发指的罪行屡见不鲜。更有甚者，日军还将无辜村民的四肢分绑在4棵大树的枝干上，利用树枝的弹性，将人活活扯成4片，器官和鲜血四处飞溅，惨不忍睹。据不完全统计，4年间，东阳民众（不包括军队人员）被日军打伤致残、杀害及抓走失踪的达1763人。至于被强奸的妇女则无以计数，城区大寺下、财神殿弄、玉带桥，巍山三板桥头、佐村上林口等地都设立了慰安所，供日军奸淫作乐。
为了毁灭中国人，日军还实施生化战，投放鼠疫、霍乱、伤寒、炭疽、脑膜炎等细菌。1940年9月1日，南溪乡（今南市街道）贾宅村贾和恺死于霍乱，成为日军在东阳实施细菌战的首例受害者。次年2月14日，南溪乡潘坞村5名村民患脑膜炎死亡，随后疫病波及全境。11月，歌山村民何法光从义乌感染了鼠疫杆菌回来，随后鼠疫在歌山、林头、郭宅流行。11月13日歌山村民杜和球死亡，成为东阳第一例鼠疫死亡者。歌山八担头、虎鹿蒋村桥、六石后金等村也陆续有村民从义乌染疫回来，造成鼠疫扩散。1942年3月20日，日机轰炸歌山，鼠疫在歌山复发，直到5月23日才结束。但灾疫后来又在部分地区复发。1942年10月25日，《东阳导报》刊发报道《城区敌匪开始注射绝种针》，称城区敌寇强行为青年男女注射鼠疫防疫针，民众疑为慢性毒液针，青年男女有绝种之可能。据不完全统计，从1940年至1945年东阳光复，东阳共计在日军细菌战中患病23886人，死亡4588人。其中死于麻疹最多，达2762人；其次是脑膜炎，达1526人；死于鼠疫163人，死于霍乱62人。另有185人，后半辈子永远活在炭疽病即俗称“烂脚病”造成的溃烂痛苦之中。
除了肆意蹂躏民众，日寇在东期间还实施资源掠夺。城区南街原先有处“琢庐”，1943年2月，日军在此设立昭和通商株式会社，组织大批砍伐队，分别在以城区、巍山、戚高山为轴心的十余里范围内大肆伐木，大量木材被转运至诸暨、萧山、杭州、上海等地，导致城区和巍山两区成材松木几乎被砍伐殆尽，青山茂林变成穷山秃岭。其中佐村镇上林口村是重要的伐木据点，从1944年农历二月开始，140多人的盗伐队在此6个月，盗伐林木10余万棵。在获悉巍山大龙山背发现当时全国第五处钴矿后，日军通过华中矿务株式会社，于1945年2月进行掠夺式开采，将钴通过沪杭港口转运回日本。直到当年5月28日钴矿被县抗日自卫队夺回，缴回钴石3000多斤，这场掠夺才停止。当时，佐村还发现了砩矿且已由东阳人大量开采。因为砩石是制作炸药的重要原料，日军就收买经营砩矿的奸商，让其将精砩石运到义乌东江桥卖给日方，直到1944年上半年该奸商被义乌抗敌自卫队抓获。此外，日军还在东阳攫取了大量的桐油、白蜡等战略物资。
档案资料显示，日军占领东阳后，百业凋敝，物价飞涨，人口锐减。全县人口减少13467人，年均递减8‰。沦陷仅一年，东阳粮食就较1941年减产39.8%，火腿减产57%，茶叶减产58.9%。全县商户从1936年的1231户剧减至1945年的800多户。1945年物价与1937年相比，涨幅达1100多倍。境内449所学校被毁坏，221所小学被迫停办，城内仅开设1所日文学校。交通设施也被严重毁坏，1941年时境内有公路4条，总里程76.65公里，日军侵占后被毁公路60公里、桥梁25座、其他道路800里。