早年
川島芳子是清朝末年，第十代肅親王善耆的第14個女兒。善耆眼看政權旁落，心有不甘，便將她送給好友川島浪速做養女，加以調教，意在復興大清帝國。
1912年，年僅七歲的愛新覺羅·顯玗跟隨養父前往日本，接受嚴格的軍國主義教育；也就從那時開始，她有了壹個日本名字：川島芳子。數年後，川島芳子已經完全日本化，進入松本高等女子學校就讀。同時，她亦從養父川島浪速那裏接受了政治、軍事、情報與資料收集等多方面的專門訓練。對川島芳子來說，這些學習課目才是切乎實用的。然而，與松本連隊旗手山家亨少尉的初戀失敗之後曾自殺未遂。隨後她索性剪短頭發，女扮男裝，癡迷於各種「男性運動」（如騎馬、擊劍、柔道、射擊等），認為這樣做是「永遠解脫了女性」。
間諜生涯
1927年川島芳子21歲的時候，在旅順與蒙古族的甘珠兒紮布結婚。甘珠兒紮布是參加蒙古獨立運動的巴布紮布將軍的兒子。但她在1931年私奔，與日本陸軍駐上海的特務機關長田中隆吉同居。她用養父的關系接近關東軍，作為日本間諜暗中參與了九壹八事變和壹二八事變，並參與組建滿洲國。1932年滿洲國成立後，川島芳子在新京被任命為滿洲國女官長，另壹說是滿洲皇室的護衛員。1933年在關東軍的支持下成為滿洲國「安國軍」總司令，參加熱河作戰。關東軍宣傳品中稱“安國軍是由滿洲公主帶領的滿洲國義勇軍”。
衰落
「安國軍」紀律散渙，被日軍稱為“馬賊”，後來更有部分真成為山賊；另壹方面，川島芳子看出滿洲國並不是清朝復辟而只是個日本的傀儡，失望之余轉而公開批判日本軍部的大陸政策，並利用權力釋放壹些被關東軍逮捕的中國人，因此被日軍視為危險份子，而於1934年被送回日本監視。1936年潛逃回中國到天津居住，經營“東興樓飯莊”，並暗中繼續其間諜活動，與日軍高官及漢奸頻繁來往。
處決
1945年10月日本戰敗後，川島在北平東四九條胡同34號私宅被國民政府軍逮捕，並以漢奸罪名被提起了公訴。1947年10月22日被判處死刑；1948年（民國37年）3月25日在寫完遺書之後，早上六點四十五分於北平第壹監獄被執行槍斃，終年42歲。
她的骨灰被日本僧人送回日本，葬在松本市正鱗寺川島家墓中。
處決爭議
在河北的公審之中，關於川島芳子的國籍問題也是壹個關乎其生死的重大問題。若其為日本國籍，則應該屬於戰犯性質。罪可能不及死。若中國國籍，則可以按照漢奸罪的罪名處死。但其幼年前往東京所辦戶籍材料於關東大地震時期完全被毀，後並未補辦。其養父川島浪速在其公審期間並未提供確切證明其日籍身份的材料。並且在證明材料中莫名出現了對川島芳子極為不利的說明，例如著重談到了其為中國親王後代，幼年才成為他的養女。這也直接使川島芳子繼續以中國國籍身份受審，並最終被判決漢奸罪。
川島芳子的故事與形象曾多次出現在電影、電視劇裏。
電影
黃韻詩：電影《賭俠II－上海灘賭聖》，1991年，香港。
高麗虹：電影《財叔之橫掃千軍》，1991年，香港。
梅艷芳：電影《川島芳子》，1990年，香港。
傅藝偉：電影《風流女諜》，1989年，中國。
張曉敏：電影《川島芳子》，1989年，中國。
夏文汐：電影《旗正飄飄》，1987年，臺灣。
Maggie Han：電影《末代皇帝》，1987年，中國、義大利、美國。
電視劇
八木優希：黒木美沙、真矢美季，電視劇《男裝的麗人～川島芳子的生涯～》，2008年，日本。
菊川憐：電視劇《李香蘭》，2007年，日本。
李鈺：電視劇《末代皇妃》，2003年，中國。
江角真紀子：電視劇《流轉的王妃》，2003年，日本。
山田邦子：電視劇《再見李香蘭》，1989年，日本。