在游擊區，“哈東二趙”（趙一曼和第三軍軍長趙尚志）被敵人視為最大的威脅，趙一曼甚至一度被錯認為是趙尚志的妹妹。當時日偽報紙曾刊登《女共黨趙一曼紅裝白馬馳騁哈東攻城略地危害治安》的文章。敵人或許無法想象，他們眼中的彪悍“赤匪”趙一曼，只是一名患有肺病、身形瘦削的四川女子。
當年的抗聯戰友韓光（注：後曾任中紀委常務副書記）曾回憶，敵人掃蕩得厲害了，抗聯戰士就躲在烏吉密四方頂子西坡上的窑洞裡。大家只談如何打日本人，也不拉家常，不提真名實姓。趙一曼最喜歡和他談歷史上的女中豪傑，她曾說，男人能做到的女人也能做到。
1935年秋，由於敵人瘋狂掃蕩，珠河根據地遭到嚴重破壞，縣委決定，第三主力軍遠征，開辟新的游擊區。主力部隊遠征後，趙一曼繼續留在珠河鐵道南北，領導游擊戰爭。
11月15日，趙一曼所在的部隊五十餘人，被三百多名日偽軍包圍。趙一曼左臂受重傷，被轉移到侯林鄉西北溝的一處窩棚裡養傷。11月21日，特務發現了窩棚裡的炊煙，向珠河縣日偽當局報告。第二天，30餘名偽警察包圍了窩棚，戰鬥中，趙一曼左腿中彈被俘。
日軍對趙一曼持續刑訊，將其折磨得奄奄一息，又把她送往哈爾濱市立醫院搶救。
在醫院治傷期間，趙一曼的鬥志及愛國宣傳感染了看守董憲勛和護士韓勇義。1936年6月28日，董憲勛和韓勇義秘密將趙一曼背出醫院逃跑。6月30日，三人在即將逃出日偽軍控制區時被敵人發現，趙一曼被送入哈爾濱警務廳牢房內。
1956年，作為特別軍事法庭在太原審判的8名戰犯之一，當年的偽濱江省警視廳特務科外事股長大野泰治供述了他對趙一曼的初次審訊。他說，當時趙一曼的手和腿都受傷了，我拿鞭子數次打了她受傷的手，並且戳捅她的傷口。
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