“九一八”事变后，赵一曼被党派到东北开展革命活动。1934年秋, 满洲省委决定让赵一曼去哈东支队工作, 配合赵尚志领导的抗联队伍, 与日寇展开殊死斗争。后任东北人民革命军第三军第二团政治部主任。

一次，地下党组织从伪军手里搞了一些枪支子弹，藏在珠河县（现尚志市）城内。因敌人岗哨太多,运不出来，大家很着急。这时，时任东北抗日联军第三军第二团政治部主任赵一曼挺身而出。她与一位姑娘装作走亲戚，顺利进城，摸清了敌人岗哨的分布，观察动静。回到住处，赵一曼立即制定计划，并请地下党组织弄来一些油布和一辆粪车。第二天，一辆粪车吱吱呀呀地驶出城门，臭气熏天，哨兵捂着鼻子赶紧放行。谁也不会想到，油布包裹的枪支弹药就藏在粪车底部，抗联又增添了打日伪军的武器装备。

1935年1月，赵一曼率领20余名战士埋伏在山道两侧。当日军讨伐队大摇大摆地走进伏击圈时，她一声令下，枪声骤起。短短十几分钟，20多个鬼子全部被歼，20多支枪成了抗联的战利品。

1935年春，积雪开始融化。几十个日本兵扛着膏药旗，耀武扬威地在延东地区"讨伐"。他们不知道，赵一曼已经率领自卫队在关门嘴子(今延寿县太安乡关门山水库一带)布下了天罗地网。

"打！"赵一曼的枪声就是命令。走在最前面的两个日军军官应声倒地。自卫队员们从草丛中跃出，长矛、扎枪在阳光下闪着寒光。平日里训练有素的日本兵，此刻却乱作一团，扔下武器，狼狈逃窜。

日伪军方后来得知，让他们闻风丧胆的竟然是赵一曼带领参加军训的一支群众自卫队。这不仅打破了"皇军不可战胜"的神话，更让侵略者意识到：在这片黑土地上，每一寸泥土都可能藏着要他们命的子弹。

1935年下半年, 日伪当局为了消灭第三军主力和哈东抗日队伍, 摧毁珠河游击区, 统一调动双城、珠河、阿城、宾县、五常、延寿六县的日伪军6000余人, 对游击区进行秋季大讨伐。 由于敌人疯狂扫荡，珠河革命抗日游击根据地遭到严重破坏。秋季，赵尚志率东北抗联第三军由珠河向方正、延寿挺进，开辟新的游击区。留守部队在敌人疯狂大扫荡中，同敌人进行了顽强斗争。

11月14日，东北人民革命军三军一师二团30余人，踏着初冬的薄雪，来到达铁北五区左撇子沟(春秋岭)附近的安山屯(现尚志市亮珠乡五丰村)。屯里的百姓早已听闻这支队伍的威名，纷纷迎出家门。战士们脸上冻得通红，却都挂着笑，与乡亲们亲切搭话。然而，人群中却隐藏着一个心怀叵测的汉奸朱景才，他向敌人泄露了革命军的行踪。

次日清晨，日军横山部队岗田正木部队、吉田部队各一部以及珠河县伪警察大队共 300 多人，气势汹汹地分别从乌吉密、一面坡和珠河县（现尚志市）城向左撇子沟扑来。上午 10 时，二团哨兵发现敌情，团长王惠同立即命令部队抢占南山制高点, 与敌人展开激烈战斗。

赵一曼和团长王惠同指挥战斗，激战 6 个多小时,一次次击退了敌人的疯狂进攻，击毙日军 30 多名。但无奈敌众我寡，二团突围中被打散，大部分战士壮烈牺牲。团长王惠同受伤后，被穷凶极恶的敌人残忍枪杀。赵一曼左手腕受贯通枪伤，她与铁北区委宣传部长周伯学、战士老于、交通员刘福生、妇女会员杨桂兰到小西北沟一间地窨子里养伤。6天后，赵一曼等被汉奸地主廉江及特务米振文发现。

23 日，伪警察第三中队张福兴带领 30 余名警察如恶狼般赶到小西北沟，将赵一曼等人的养伤地重重包围。面对敌人的围攻，赵一曼毫不退缩，带领几名同志坚持战斗了 3 个多小时。激战中，刘福生和老于英勇牺牲，赵一曼左腿受伤后昏倒在地。最终，赵一曼、周伯学、杨桂兰不幸被俘。

在审讯中，赵一曼凭借着坚定的意志和无畏的勇气，极力掩护战友，杨桂兰被关押了 28 天后获释。而赵一曼、周伯学则被押赴哈尔滨审讯。在狱中，敌人用尽各种酷刑试图让赵一曼屈服，但她始终坚贞不渝，坚守着心中的信仰。

此间，她以强大的人格魅力和坚定的信念，通过耐心的思想工作，成功争取了护士韩勇义、看守董宪勋。1936 年 6 月 28 日，韩勇义、董宪勋将赵一曼营救出狱，准备送往珠河根据地。然而，命运却如此残酷，6 月 30 日，赵一曼等乘马车行至阿城县金家窝堡处，被日伪骑兵追上，再次落入敌手。

哈尔滨伪警务厅将赵一曼押往她曾经战斗过、给敌人沉重打击的珠河县。在那趟充满悲壮的火车上，赵一曼给她心爱的儿子写下了那封催人泪下的遗书：“宁儿：母亲对你没有尽到教育的责任，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远没有再相见的机会了。希望你，宁儿啊！赶快成人，来安慰你地下的母亲！我亲爱的孩子啊！母亲不用千言万语来教育你。就用实际行动来教育你。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。1936 年 8 月 2 日，你的母亲于车上”。

赵一曼下火车后，敌人竟将她绑在大车上，在珠河县城游街示众，妄图以此来摧毁人们的意志。但赵一曼目光坚定，毫无惧色。到小北门后，敌人狰狞地问：“你还有什么话说？”赵一曼大声回答：“为抗日斗争而死是光荣的！”并高呼：“打倒日本帝国主义！”、“中国共产党万岁！”随后，她挺直身躯，毅然决然地走向刑场，英勇就义，年仅 31 岁。

面对敌人威逼，宁死不屈，用生命捍卫尊严，捍卫信仰，表现出赵一曼伟大的爱国主义和革命英雄主义主义精神。

郭沫若曾为她题诗赞颂:

“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。东西南北齐仰首，珠河亿载漾东风。”   

朱德委员长为赵一曼题词:“革命英雄赵一曼烈士永垂不朽!”