大革命失敗後，趙壹曼按照黨組織安排轉移到上海。9月，被派往蘇聯莫斯科中山大學學習。1928年回國，在宜昌、南昌和上海等地進行黨的秘密工作。/p-1146349882708.html
“九壹八”事變後，被黨組織派往東北地區發動和組織群眾進行抗日鬥爭。1932年秋到哈爾濱，任滿洲總工會秘書、組織部長、代理書記，曾參加領導1933年的哈爾濱電車工人大罷工。1934年，任中***珠河（今尚誌）中心縣委特派員、鐵北區委書記，組織領導當地工人農民成立反日遊擊隊，與日偽軍進行鬥爭。
1935年11月，在與日軍作戰中，趙壹曼為掩護部隊腿部負傷後在昏迷中被俘。日軍為了從趙壹曼口中獲取到有價值的情報，找了壹名軍醫對其腿傷進行了簡單治療後，連夜對其進行了審訊。
在獄中，日本人動用酷刑，她沒有吐露任何信息。趙壹曼忍著傷痛怒斥日軍侵略中國以來的各種的罪行。日軍見趙壹曼不肯屈服，使用馬鞭狠戳其腿部傷口。身負重傷的趙壹曼表現出了壹個中國人保衛民族的決心，痛的幾次昏了過去，仍堅貞不屈說：“我的目的，我的主義，我的信念，就是反滿抗日。”沒說出壹字有關抗聯的情況。抗日女英雄趙壹曼的故事1935年12月13日，因趙壹曼腿部傷勢嚴重，生命垂危，日軍為得到重要口供，將她送到哈爾濱市立醫院進行監視治療。趙壹曼在住院期間，利用各種機會向看守她的警察董憲勛與女護士韓勇義進行反日愛國主義思想教育，受到教育的兩人決定幫助趙壹曼逃離日軍魔掌。
1936年6月28日，董憲勛與韓勇義將趙壹曼背出醫院送上了事先雇來的小汽車，經過輾轉後，趙壹曼到了阿城縣境內的金家窩棚董憲勛的叔叔家中。1936年6月30日，趙壹曼在奔往抗日遊擊區的途中不幸被日軍追上，再次落入日軍的手裏。趙壹曼被帶回哈爾濱後，日本軍警對她進行了老虎凳、灌辣椒水，電刑等酷刑。但她始終堅貞不屈，沒有吐露任何實情。日軍知道從趙壹曼的口中得不到有用的情報，決定把她送回珠河縣處死“示眾”。
1936年8月1日，日軍將她押往珠河。8月2日，日軍將其綁在大車上，在珠河縣城“遊街示眾”。此時，趙壹曼犧牲之前，面對敵人的屠刀，她高呼“打倒日本帝國主義”、“中國***產黨萬歲”的口號。當趙壹曼昂首走到小北門外的草坪中央時，幾個軍警的槍口對準她。壹個日軍軍官走到趙壹曼跟前問：“妳還有什麽話要講嗎？”趙壹曼怒視著，把手中的紙卷遞過去說：“把這些話傳給我家鄉的兒子！”日軍官看過字條，向軍警們猛壹揮手，罪惡的子彈射進趙壹曼的軀體，犧牲於珠河縣（今黑龍江省尚誌縣）小北門外，年僅31歲。
人們對趙壹曼的評價如何？
聶榮臻評價趙壹曼：“趙壹曼同誌早在二十年代就參加了我黨領導的轟轟烈烈的幹革命鬥爭，並為民族解放獻出最寶貴的生命！表現了中華女兒的英雄氣慨和***產黨員的高貴品質。她的偉大的英雄形象和光輝業績永遠激勵著中華兒女堅毅不拔開拓前進，為全人類的解放奮鬥不息！抗日民族英雄趙壹曼烈士永垂不朽！”
董必武為趙壹曼賦詩：“革命潮聲雜鼓鼙，宜賓兒女動深閨。焉能照舊營生活？奮起從軍弁易笄。北伐旗開勝未終，叛徒決策反工農。招來日寇山東阻，民族危機迫再逢。北去南來黨命禦，不因負病卸仔肩。工農解放須參與，抗日矛頭應在先。抗倭未勝竟成俘，不屈嚴刑罵寇仇。自是中華好兒女，珠河血跡史千秋。”
陳毅評價趙壹曼道：“生為人民幹部，死為革命英雄。臨敵大節不辱，永記人民心中。”
趙壹曼被哈爾濱人民尊稱為“白山黑水”民族魂，哈爾濱市委黨史研究室則稱其為“萬民永憶女先鋒。