经中日专家合作调查，爱新觉罗德崇（清太祖努尔哈赤十一世孙）出面作证，法医用科学方法反复比对骨骼结构，验明死者留下的数件遗物，确证方姥就是汉奸川岛芳子。
1945年8月6日凌晨，两颗原 子弹“小男孩”和“胖子”分别在日本广岛、长崎上空爆炸，又黑又大的蘑菇云顷刻间吞噬了十多万人的生命。其后九天，8月15日，日本裕仁天皇受到极度震慑，宣布投降。“东方的玛塔·哈丽”随之走向了她的人生末路，被国民政府当作头号女汉奸，逮捕归案，关进北平第一监狱。当局对川岛芳子礼遇有加，不仅让她住单间，而且解除手铐，据说这是经北京军统局特意关照过的。其后，河北省高等法院多次提审这位日本间谍，但她百般狡赖，将自己犯下的罪行推卸得一干二净。河北省高等法院掌握的证据相当有限，庭上仅出示了三件物证：第一件是川岛芳子身着戎装的照片，这是她作为日本侵略者的帮凶定国军司令的确凿证据；第二件是刻有司令字样的四方大印；第三件是日本作家村松梢风写的《男装丽人》和《满洲的黎明》两本小说。法庭按疑罪从有的原则定谳，川岛芳子被判处死刑。
据监督行刑的检察官何承斌回忆：川岛芳子是个不怕死的人，她听说中华民国最高法院核准的处决令已经下达，依旧神色如常，只抱怨了一句法官没有证据而判她死刑，实在冤枉。另据负责警戒的宪兵少校谭良泽回忆：刑场内有法官、典狱长、行刑的法警、法医、两名记者以及监督行刑的9团2营4连的宪兵队。被带到刑场中央的川岛芳子，由于经常吸食鸦片，注射吗啡，再加上一年多的牢狱生活，面色腊黄，脸颊浮肿，一头齐耳短发，看上去四十多岁。川岛芳子态度很沉着。法警按法律程序核对了姓名，验明了正身，向她宣布了罪状和死刑判决书。
行刑前，执行官照例询问川岛芳子有何要求，她什么也不说，连例餐——两个馒头，也不想吃，只打算给养父川岛浪速写一封信，这个请求得到执行官的准许。原信用日文写就，翻译过来是这样的：
父亲大人：终于三月廿五日的早晨执行了，请告诉青年们永远不止地祈祷中国之将来，并请到亡父的墓前告诉中国的事情，我亦将于来世为中国效力。
义女芳子
综合当年北平多家报纸如出一辙的新闻描述，处决艳谍金碧辉（川岛芳子）一事弄得颇为神秘，我们不妨看看这则旧闻：“3月25日凌晨，记者们获悉大名鼎鼎的日军密探、女汉奸金壁辉执行死刑的确切消息后，即不顾夜间街道的黑暗，急忙赶到关押金壁辉的第一监狱门前集合，准备报道现场情况。
这次法庭也采取了出乎常规的行动，为了将处决清朝末裔女子的情况传播到社会上，特请摄影记者前来拍摄现场情况。三十多名新闻记者赶到第一监狱，在紧紧关闭着的铁门外等了又等，却看不出有打开铁门的任何迹象。不管是推门、敲门，还是叫门，都毫无反应。时间不停地过去，大家十分焦急。到清晨4点左右，监狱长总算是从里面略略打开了铁门，但他只允许三十多名记者中的两名外国记者进去，其他中国记者严禁入内。据说这是一个叫吴盛涵的审判官下达的命令。但不像他个人的主意。尴尬的记者还不死心，他们沿着监狱高高的围墙转了一圈，企图找到一个入口，结果只能是徒劳。天亮前，突然听到从关押川岛芳子的牢房附近传来一声沉闷的枪声。天大亮时，第一监狱的大门前，挤满了看热闹的人群，不一会儿，监狱里出动了约两百名警察，他们将看热闹的人群赶到远离大门的地方。接近中午时分，大门里面才有些动静，监狱又重又厚的大门打开了，从里面抬出一副担架，担架上就是处死的女囚――川岛芳子的尸身。由于事先日方请求按日本人的风俗安葬，法院根据这一要求，决定把遗体交给战前就住北京的日本长老古川大航。古川揭开席子一看，只见她蓬头散发，从脸到脖子全是血污和泥土。一代天骄金司令的仪表已烟消云散，毫无踪影。以古川长老为首的两三个日本人，立刻将事先准备好的白布铺在地上，把遗体紧紧裹住，再盖上绣着五颜六色花样的布。长老简单地念了几句经，便将遗体抬到卡车上。下午两点多钟，即运往朝阳门外日本人墓地火化。”
既然是处决犯有战争罪的间谍，官方大可不必这么掩人耳目，此事弄得越神秘，外界的猜测就越多，这些猜测有的勉强着调，有的相当离谱。一些传记作家百思不得其解，也屡屡质疑。日本作家渡边龙策在他撰写的《女间谍川岛芳子》一书中讲得比较透彻：报道引起了一连串的疑问。民国政府杀一儆百，把川岛芳子当成反面典型，大肆宣传，甚至将公审的部分实况拍成纪录片。然而最为关键的行刑场面，干吗搞得如此神秘？处理得如此草率？为什么无视国际惯例，连新闻记者都被排拒在现场之外？为什么只许两名外国记者进入现场？为什么将面部等处弄那么多血污和泥土，以致难于辨认罪犯的真面目？蹊跷的是，为什么选择辨认不清面孔的时间执行死刑？
由于受到冷落、轻慢和戏弄，川岛芳子被处决的第二天，北平各家报