赵一曼遭受酷刑后伤势严重，生命垂危。日军为得到重要口供，将她送到哈尔滨市立医院进行监视治疗。赵一曼在医院中从不隐瞒自己中共党员的身份，一有机会就向中国的医护人员宣传抗日救国的道理，宣传革命理论和共产主义理想。她的魅力令几位护士佩服，大家称她为“赵大姐”。经过耐心细致的工作，赵一曼争取到了看守自己的警察董宪勋和女护士韩勇义。1936年6月28日，赵一曼和董、韩二人一起，从医院逃了出去。日军出动骑兵和摩托部队四处追捕。6月30日，在距离游击区不到20里的地方，赵一曼等人被日军抓获。
赵一曼再次被捕后，换成日本特高课的大特务林宽重来审问。他仍然先是劝降，劝降不成后，只得祭起他的“法宝”，用灭绝人性的酷刑，摧残眼前这位身体柔弱意志却无比刚强的女性。然而，他得到的仍旧是失望。
无奈之下，敌人决定在赵一曼工作过的珠河县公开杀害她，以恐吓这块土地上“红透三尺”的人民。8月2日凌晨，押解赵一曼的火车从哈尔滨开往珠河。赵一曼非常清楚，自己就要为理想而牺牲了。自己为理想而死，死而无憾，遗憾的是自己那在远方的儿子宁儿。孩子刚满周岁就被送给他人抚养，现在也7岁了，长成什么样子了？ 于是，她向押解的宪兵要来纸笔，写下了一位母亲临死前对儿子最想说的话：
宁儿：
母亲对于你没有能尽到教育的责任，实在是遗憾的事情。母亲因为坚决地做了反满抗日的斗争，今天已经到了牺牲的前夕了。母亲和你在生前是永久没有再见的机会了。希望你，宁儿啊！赶快成人来安慰你地下的母亲！我最亲爱的孩子啊！母亲不用千言万语来教育你，就用实行来教育你。
在你长大成人之后，希望你不要忘记你的母亲是为国而牺牲的！
一九三六年八月二日
你的母亲赵一曼于车中
赵一曼遗信誊录件。现存中央档案馆
写完第一封后，赵一曼又写下另一封遗书，把对孩子的未尽余言进行了补充。
亲爱的我的可怜的孩子：
母亲到东北来找职业，今天这样不幸的最后,谁又能知道呢？
母亲的死不足惜，可怜的是我的孩子，没有能给我担任教育的人。母亲死后，我的孩子要代替母亲继续斗争，自己壮大成长，来安慰九泉之下的母亲！你的父亲到东北来死在东北，母亲也步着他的后尘。我的孩子，亲爱的可怜的我的孩子啊！
母亲也没有可说的话了，我的孩子要好好学习，就是母亲最后的一线希望。
一九三六年八月二日
在临死前的你的母亲
赵一曼第二封遗信誊录件。现存中央档案馆
刑场到了，赵一曼和同时被捕的战友周伯学态度从容，毫无惧色。枪响了，两个共产党人倒在血泊里。
赵一曼牺牲地。图片翻拍自东北烈士纪念馆
