在1935年11月，趙壹曼率領的部隊被日偽軍包圍，她要團長帶隊突圍，自己擔任掩護，左手手腕中彈負傷。她在村裏隱蔽養傷被敵人發現，奮起迎戰時左大腿骨被子彈打穿，因流血過多昏迷而被捕。她被押到哈爾濱偽濱江省警務廳受刑後幾度昏迷，仍堅貞不屈。她生命垂危時，日寇擔心死去得不到口供，把她送進哈爾濱市立第壹醫院監視治療。負責看守她的偽滿警察董憲勛和醫院女護士韓勇義，都為她的英勇所感動，又聽她宣傳抗日救國的道理，於是決心參加抗聯隊伍。在二人幫助下，她於1936年6月28日深夜逃出哈爾濱，朝抗日遊擊區的方向走。
偽騎警隊在第三天淩晨追上了她們乘坐的馬車，趙壹曼再次被捕。敵人反復折磨了她壹個月，她只是怒斥敵人：“妳們可以讓整個村莊變成瓦礫，可以把人剁成爛泥，可是妳們消滅不了***產黨員的信仰！”
趙壹曼負傷被捕解到哈爾濱後，日寇和偽滿的警察頭目立即對她進行審訊。此時，她傷口不斷流出的鮮血濕透了棉衣，依然滔滔不絕地痛斥日寇侵占中國東北的暴行。負責審訊的日本特務惱羞成怒，竟用竹簽從她的指甲縫中釘進去，用鞭子狠戳趙壹曼的傷口，使她幾次昏死過去。日寇將她送到醫院，傷勢剛好壹點，日寇又在病床前審問，趙壹曼依然堅不吐實，日寇拳打腳踢，她的傷口再度破裂，又昏迷過去。醫護人員甚至包括看守的警察都對她產生了敬佩。