赵一曼等被带回哈尔滨，关进伪哈尔滨警察厅的拘留所里。敌人对赵一曼、董宪勋、韩勇义进行残酷的刑讯，董宪勋受刑过重死于狱中，韩勇义被判处徒刑。赵一曼始终坚贞不屈，敌人决定把她送回珠河县处死“示众”。
1936年8月2日凌晨，赵一曼被押上去珠河的火车，她知道最后的时刻到了，不禁想起远在四川的亲人、异国他乡的丈夫和在关内的已经7岁的儿子。她决定给儿子写一份遗书，并确信他一定能够看到。于是向押送的警察要了纸笔，饱含深情地写下了一位抗日母亲的殷切希望：
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。母亲因为坚决也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，希望不要忘记你的母亲是为国而牺牲的！
你的母亲赵一曼于车中
1936年8月2日
1936年8月2日，敌人将赵一曼绑在大车上，来到珠河县小北门外示众。敌人问她：“你还有什么话要说？”赵一曼大义凛然回答道：“为抗日斗争而死是光荣的！”并高声呼喊：“打倒日本帝国主义！”人民的好女儿、杰出的爱国女英雄赵一曼壮烈地牺牲了，时年仅31岁。
赵一曼的英名和她的崇高气节永远活在人民的心中。哈尔滨人民把她战斗过的一条主要街道‘小街‘，改名为一曼大街。朱德曾亲笔为赵一曼题词：‘革命英雄赵一曼烈士永垂不朽！‘郭沫若在1962年4月9日也为纪念赵一曼，题写了充满革命激情的诗章：
蜀中巾帼富英雄，
石柱犹存良玉踪。
四海今歌赵一曼，
万民永忆女先锋。
青春换得江山壮，
碧血染将天地红。
东北西南齐仰首，
珠河亿载漾东风。
中国英雄志2巾帼女英雄在线阅读
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