Meningkatkan pangkat menjadi mayor pada tahun 1903, Shirakawa kembali untuk memimpin IJA 21st Infantry Regiment selama Perang Rusia-Jepang. Selama perang, ia dipindahkan ke staf Divisi ke-13 IJA. Divisi ini diberi tugas independen untuk menduduki Sakhalin
sebelum penandatanganan Perjanjian Portsmouth, mendarat di Sakhalin pada 7 Juli 1905, hanya tiga bulan setelah dibentuk, dan mengamankan pulau itu pada 1 Agustus 1905. Sebagai hasil dari operasi yang sukses, Jepang dianugerahi Karafuto selatan selama Perjanjian Portsmouth, salah satu dari beberapa keuntungan teritorial Jepang selama perang. Setelah perang, Shirakawa ditugaskan ke Biro Personil Kementerian Angkatan Darat dari Oktober 1905. Dia dipromosikan menjadi letnan kolonel pada tahun 1907, kolonel pada tahun 1909, dan komandan IJA 34th Infantry Regiment.