1936年8月2日，赵一曼和周百学被日本宪兵队残忍杀害。据旁观行刑过程的日本人森口作沼回忆当时情景：

两人带着手铐脚镣被押解到黑龙江珠河县（今尚志市）郊外，下车后被命令坐下，一宪兵问道：“还有什么想说的吗？”

周百学说：“我死后，要到母亲那里去，戴着脚镣走路不方便，给我取下来。”宪兵听后虽觉得可笑，但还是依他言取下了脚镣。

宪兵又问赵一曼有什么话要讲吗，她说：“没有什么说的了，不过我家乡还留有一个7岁的女儿（其实是儿子），如果能把我的话传给她，就这样传吧：母亲为了抗日运动，不能留在你身边教育你，但是代替这个的，是母亲用实际行动给你指明了应该走的道路。仔细地认清母亲的行动，不要走错了路。”

她一说完，指挥者就立马下达了“开枪”的指令，枪声响起，两个人倒在了血泊中。

需要注意的是！！！赵一曼并没有女儿，只有一个儿子，森口作沼这里说女儿，后被查实为日方记录错误。

但因为孩子出生不久就被寄养在亲戚家，再加上赵一曼是用化名从事抗日活动，她牺牲后很久都无法确认孩子身份，直到解放后经家人、战友等多方查证才确认。

1957年，赵一曼的儿子宁儿终于来到东北烈士纪念馆，见到母亲遗书，他痛哭抄写，并在手臂刺下 “赵一曼” 三字纪念母亲。