赵一曼被带回哈尔滨后，凶残的日本军警对她进行了老虎凳、灌辣椒水等更加严酷的刑讯。据敌伪档案记载，日本宪兵为了逼迫她供出抗联的机密和党的地下组织，对她进行了残酷的拷问。刑讯前后采用的酷刑多达几十种，其中就包括电刑。但她始终坚贞不屈，没有吐露任何实情。
日军知道从赵一曼的口中得不到有用的情报，决定把她送回珠河县处死“示众”。8月2日，赵一曼被押上去珠河县(现尚志市)的火车，她知道日军要将她枪毙了，此时，她想起了远在四川的儿子，她向押送的警察要了纸笔，给儿子写了一封催人泪下的遗书：“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。希望你，宁儿啊！赶快成人，来安慰你地下的母亲！在你长大成人之后，希望不要忘记你的母亲是为国而牺牲的！”
中国人民会永远牢记女民族英雄赵一曼可歌可泣的抗日事迹。新中国成立后，朱德为赵一曼题写了“革命英雄赵一曼烈士永垂不朽”的题词，哈尔滨人为纪念将她，把东北烈士纪念馆(曾经的伪满警察厅)门前的街道命名为一曼街。赵一曼塑像就屹立在右边不远的广场，旁边是继红小学校。
历史点评：她是中国人民的好女儿，是中华民族的杰出代表。
