Το 1912, το Αγαθονήσι, ακολουθώντας τη μοίρα των Δωδεκανήσων, περιήλθε στην ιταλική κατοχή.
Στο Αγαθονήσι πραγματοποιήθηκε η πρώτη πράξη της Εθνικής μας αντίστασης κατά τον πόλεμο του 1940-1941.
Τη νύχτα της 17ης προς 18ης Νοεμβρίου 1940 ο Δωδεκανήσιος γιατρός Βάσσος Βέργης (πρώην αξιωματικός των Γαριβαλδινών, από τη Βωλάδα της Καρπάθου) μαζί με οχτώ φίλους του και τρεις ναύτες ξεκίνησαν από τη Σάμο με ένα καΐκι και αποβιβάστηκαν στο Αγαθονήσι. Σκοπός τους ήταν να πιάσουν Ιταλούς αιχμαλώτους για να συγκεντρώσουν πληροφορίες για τις Ιταλικές δυνάμεις στα Δωδεκάνησα. Στο νησί υπήρχε φυλάκιο χωροφυλακής με εφτά ή οχτώ καραμπινιέρους και στρατιωτικό φυλάκιο με δεκαπέντε περίπου Ιταλούς καταδρομείς. Οι Έλληνες επιτέθηκαν στο φυλάκιο της χωροφυλακής, σκότωσαν έναν ή δύο καραμπινιέρους και αιχμαλώτισαν τέσσερις ή πέντε. Αμέσως μετά επέστρεψαν στη Σάμο μέσω των Τουρκικών υδάτων σηκώνοντας Τουρκική σημαία στο καΐκι για να μην εντοπιστούν από τα Ιταλικά αεροπλάνα. Οι Ιταλοί για αντίποινα βομβάρδισαν το Βαθύ και το Τηγάνι (σημερινό Πυθαγόρειο) της Σάμου. Οι εφημερίδες της εποχής αφιέρωσαν στήλες στο επεισόδιο του Αγαθονησίου. Ο ίδιος ο Ιωάννης Μεταξάς κάλεσε το Βάσσο Βέργη και τα παλικάρια του στην Αθήνα και τους παρασημοφόρησε σε τελετή που πραγματοποιήθηκε στο ξενοδοχείο Μεγάλη Βρετανία.{{πηγή}}
Το 1943 το Αγαθονήσι το κατέλαβαν οι Γερμανοί και ενσωματώθηκε οριστικά στην Ελλάδα στις 7 Μαρτίου 1948.
