בפרוץ מלחמת העולם השנייה חיו בוולוז'ין כ-1,500 יהודים – כרבע מכלל תושביה. הם עסקו בעיקר במסחר ובמלאכה והיו בעליהם של כמה עסקים גדולים, ובהם שני בתי מלון. קהילת וולוז'ין התפרסמה ברבניה ובישיבת "עץ החיים" שייסד רבי חיים, מתלמידי הגאון רבי אליהו מווילנה. לישיבה יצאו מוניטין רבים גם מחוץ לגבולות פולין. אחד מתלמידיה הידועים היה המשורר חיים נחמן ביאליק. בין שתי מלחמות העולם פעלו בוולוז'ין מפלגות ותנועות נוער יהודיות שונות וכן מוסדות חינוך ותרבות יהודיים, ובהם בית ספר של רשת "תרבות" וספרייה יהודית.
בעקבות כיבוש וולוז'ין בידי הסובייטים ב-17 בספטמבר 1939 הופסקה פעילותם של המפלגות היהודיות ושל מוסדות החינוך היהודיים, הולאמו או נסגרו חנויות פרטיות, והוקמו קואופרטיבים. בבתי הספר לימדו ביידיש על-פי תכנית הלימודים הסובייטית. לעיר זרמו פליטים יהודים מאזורי מערב פולין שנכבשו בידי הגרמנים.
הגרמנים כבשו את וולוז'ין ב-26 ביוני 1941, ובו ביום נרצחו 25 מיהודי העיר. המשטרה המקומית אוישה באנטישמים והוכפפה לפיקוד הס"ס. מונה ראש עיר חדש, סטניסלב טורסקי (Stanislaw Turski), מפעילי מפלגת "אנדציה" האנטישמית. כבר למחרת הורה טורסקי להוציא להורג שמונה אנשי אינטליגנציה יהודים. כשבועיים לאחר כיבוש העיר הוקם בפקודת הגרמנים יודנרט של 12 חברים, ובראשו הועמד יעקב גרבר. היהודים חויבו לשאת טלאי צהוב, הוטלו עליהם מגבלות רבות, והם גויסו לעבודת כפייה.
באוגוסט 1941 הוקם בוולוז'ין גטו מגודר ובו כ-50-60 מבנים, ורוכזו בו בצפיפות יהודי וולוז'ין והסביבה – כ-3,500 נפשות. שוטרים פולנים שמרו בשערי הגטו, ואילו בתוכו שמרו על הסדר שוטרי שירות הסדר היהודי, כ-30 איש. הצפיפות, הרעב ותנאי התברואה הירודים גרמו להתפשטות מחלות מידבקות.
ב-4 בנובמבר 1941 רוכזו תושבי הגטו בבית הקולנוע בוולוז'ין. כמה מאות גברים מהם נעצרו, ובהם גם ראש היודנרט גרבר, ונורו למוות מחוץ לעיר. לאחר אקציה זו הקטינו הגרמנים את שטח הגטו, מינו ראש יודנרט חדש והטילו על היהודים תשלום דמי כופר. רצח יהודים וההתעללות בהם נמשכו. במרס 1942 נכנסו אנשי ס"ס לדירה בגטו שהתקיימה בה תפילה וירו במתפללים.
ב-10 במאי 1942, בסיוע של אנשי המשטרה המקומית, כיתר את הגטו כוח גרמני של הסיפ"ו בפיקודו של אונטרשטורמפירר גרבה (Grabe). היהודים רוכזו ברחוב אחד והובלו לנפחייה גדולה; אנשי הכוח הגרמני והמקומי הסבו לארוחה מול בניין הנפחייה, ומפעם לפעם ירו לעברו. היהודים הוחזקו שם יום שלם בלי מזון ומים, ולאחר מכן הופרדו לקבוצות של גברים, נשים וילדים ונורו למוות במבנה ליד בית העלמין היהודי. לאחר מכן הציתו הגרמנים את המבנה על הגופות שבו.
מקצת היהודים הצליחו להימלט או להסתתר עם תחילת האקציה, אך כמה מהם נתפסו בעת החיפושים. מספר הנרצחים באקציה זו מוערך בכ-1,500.
זמן מה לאחר האקציה של מאי 1942 החליטו הגרמנים לרכז בוולוז'ין את שרידי היהודים מהאזור וקראו ליהודים שהסתתרו ביערות לבוא אל הגטו. כמה מאות יהודים נענו לקריאה ושוכנו בגטו. רובם נורו באקציה ב-29 באוגוסט 1942, וכמה עשרות צעירים נמלטו ליערות.
בגטו השאירו הגרמנים רק כמה בעלי מקצועות נדרשים ובני משפחותיהם, ואלה נרצחו באוגוסט 1943.
