włoska flota wojenna przyjęła ją od Francji 1 marca 1921 roku. Kastelórizo – pod włoską nazwą Castelrosso, następnie zintegrowane w posiadaniu Isole Italiane dell’Egeo.
Konwencja między Włochami a Turcją w 1932 roku określiła granicę morską pomiędzy dwiema stronami, przydzielając wszystkie wyspy małego archipelagu wokół Kastelorizo z wyjątkiem Ro i Strongili do Turcji. Podczas drugiej wojny światowej, 25 lutego 1941, brytyjscy żołnierze okupowali wyspę, ale włoskie oddziały z Rodos zdobyły ją ponownie kilka dni później. Gdy Włochy skapitulowały na rzecz aliantów (8 września 1943), wyspa znowu była zajęta przez siły alianckie, co nie uległo zmianie już przez resztę wojny. W lipcu 1944 zapas paliwa zapalił się rozprzestrzeniając pożar na sąsiedni skład amunicji, niszcząc w ten sposób połowę domów na wyspie.
Kastelorizo zostało przypisane Grecji w pokoju paryskim. W maju 1945 była ciągle pod rządami brytyjskimi, ale 15 września 1947 przeszła na grecką administrację. Formalnie została połączona z Grecją 7 marca 1948 razem z innymi wyspami archipelagu Dodekanez.