被俘期間,，日軍對趙一曼施以酷刑,，用鋼針刺傷口，用燒紅的烙鐵烙皮肉,，逼其招供,。她寧死不屈,，嚴詞痛斥日軍侵略罪行。為了得到口供,，日軍將她送進醫(yī)院監(jiān)護治療,。在醫(yī)院里,，她積極宣傳抗日救國的道理，教育爭取看護和看守人員,。１９３６年６月２８日,，趙一曼在醫(yī)院看護和看守幫助下逃出醫(yī)院，但很快被追敵再度抓捕,，受到更加殘酷的刑訊,。

１９３６年８月２日，趙一曼被押上去珠河的火車,。她知道最后的時刻到了,。在這最后的時刻，她給心愛的兒子寫下遺書：“寧兒??！趕快成人，來安慰你地下的母親,！我最親愛的孩子?。∧赣H不用千言萬語來教育你,，就用實行來教育你,。在你長大成人之后，希望不要忘記你的母親是為國犧牲的,！”臨刑前,，她高唱《紅旗歌》，“民眾的旗,，血紅的旗,，收殮著戰(zhàn)士的尸體，尸體還沒有僵硬,，鮮血已染紅了旗幟……”她高呼“打倒日本帝國主義,！”“中國共產(chǎn)黨萬歲！”壯烈犧牲,，年僅３１歲,。

為紀念趙一曼，哈爾濱的一條主要街道命名為一曼大街,。在她的故鄉(xiāng)宜賓市建有趙一曼故居,、趙一曼紀念館等。

近年來,，宜賓市,、敘州區(qū)積極傳揚烈士事跡和“一曼精神”。２０１７年，宜賓市啟動了“百校同演同看《趙一曼》”活動,，通過在全市學校排練話劇《趙一曼》不同片段的方式,，讓趙一曼的事跡在青年學子中種下紅色基因。