1945年8月15日，裕仁天皇宣布日本无条件投降。
1947年10月22日，川岛芳子的判决下来了——死刑。主要的根据如下：
一、 被告虽有中国和日本双重国籍，但其父为肃亲王，其无疑是中国人，据此应判处汉奸罪。
二、 被告同日本军宪要人来往密切，一·二八事变时，在上海化装为男人，进行间谍活动。
三、 参与将溥仪接出天津，建立满洲国的阴谋。
四、 根据各方面提供的证据，判处被告汉奸、间谍罪名成立。根据国际间谍处罚令第四条第一款，宣判被告死刑。
在宣判的一瞬间，川岛芳子显得泰然、冷静，甚至有些释然的感觉。深深地吸了口气后，她理了理头发，自言自语地说道：“这些判决完全没有充足的证据，都是在瞎胡闹！”法警捉着她的手，带她走下审判席的时候，川岛芳子再次环顾了整个法庭，几千双眼睛紧紧地盯着她，有的人已经开始鼓掌，更多的人想从她的脸上找到一丝绝望，但是这个格格间谍带着微笑离开了，除此之外没有其它的情绪。
1948年3月25日清晨6点，被关押在北平第一监狱的川岛芳子迎来了人生的最后时刻。牢房内的川岛芳子在睡梦中被叫醒。随后，面容憔悴、目光呆滞的川岛芳子被宪兵押着，缓缓走出女监。就在一小时前，川岛芳子的上诉最终被驳回。在监狱西南角，两名法警按住川岛芳子的肩膀，让她面墙跪下。而后，一声沉闷的枪声响起，川岛芳子应声倒地，这个曾经不可一世的女间谍就这样走完了自己的一生。清晨6：40，一生枪响，刑毕。
1948年3月25日清晨5点，监狱大门外等了半宿要看热闹的人们，30多名北平各家报纸的记者冒着刺骨的严寒聚集在北平第一监狱门口，他们接到国民政府的邀请，前来报道川岛芳子被执行死刑的情况。北平的十几家大小报社背着照相机的外勤记者，都被拒之门外。据天津《大公报》报道：“金逆璧辉昨晨处死，遗尸已由日侨领去举行火化，北平记者采访被拒记联会提抗议。”但无论他们怎么交涉，得到的回答依然是谢绝入内。这与之前报道川岛芳子庭审时的情况，简直是天壤之别。低调的行刑难道其中另有隐情？
川岛芳子被执行枪决的半年前，1947年10月，国民政府发公审川岛芳子的公告。当局邀请了北平各大报纸的记者全程报道庭审过程，甚至还联系了电影公司为庭审拍摄纪录片。公审当天，人们纷纷涌入设在北平的河北省高等法院，争睹日本女间谍的真面目。由于场面失控，法官被迫推迟公审日期。再次开庭公审时，法庭设在露天场地上，前来参加公审旁听的民众可谓人山人海。
为什么川岛芳子的庭审过程能够做到如此的公开透明，而眼下的行刑过程却做得如此的遮遮掩掩？记者们满腹狐疑，用脚狠踹监狱大门，一旁围观的民众也帮着记者一起砸门。而此时在监狱里，川岛芳子已经被押上了刑场。经记者与监狱反复协商以后，监狱方面还是没让在场的30多名中国记者进入监狱，而只是让2名美国记者进去了。
大约又过了1个多小时，川岛芳子的尸体从监狱中抬了出来。大家立刻一拥而上，然而令人疑惑的是，眼前的这具女尸满脸都是血污和泥土，一点也看不出川岛芳子的本来面目。据说当时用的是炸子，从后脑射入，在前脸炸开，看不出面目。之后，日本僧人古山大行，受川岛浪速委托，向监狱方面请求安葬川岛方子，遂将尸体运走火化。
川岛芳子执行死刑后次日，《大公报》、《北平日报》等北平各大报纸在报道川岛芳子死讯的同时，竟联合发表了记者们写给国民政府司法部的抗议书。抗议书中抨击了监狱只许外国记者进入的崇洋媚外的行为，同时还在相关的报道中对监狱方面遮遮掩掩的奇怪举动提出了质疑：“为何将死者的面部弄得那么血肉模糊，又沾满泥土，以致使人难以辨认？”更有细心的记者发现：“川岛芳子一向以男装短发着称，公审时留给民众的印象依然，但为何死者的头发却长得能够盘绕在脖子上？”这一连串问号，一时间成了家家户户饭桌上谈论的话题。
然而一天之后，不但国民政府没有任何动静，就连各大报纸也都集体失声，不再对川岛芳子的行刑事件作任何报道。继而，各种传言纷至沓来，甚至有小道消息说，川岛芳子并没有死。
1948年4月1日，也就是对川岛芳子行刑后的第6天，北平的《经世日报》突然曝出了一条惊人的消息，报道详细讲述了该报的一位记者见到川岛芳子的来龙去脉，其中还有采访川岛芳子的内容。这篇报道的出现，使本来就迷雾重重的对川岛芳子行刑事件，变得更加扑朔迷离。这无疑是一枚重磅炸弹，可是当人们再次把目光转向川岛芳子，并打算寻找证据，探求真相的时候，这位记者却突然地消失了。而这篇报道也因为他的发表时间是在4月1日，也就是愚人节，而显得更加真假难辨，扑朔迷离。
1947年10月15日，对川岛芳子的露天审判在众目睽睽之下有条不紊地进行着。法庭上，川岛芳子梳着齐耳短发，一身西装，表情淡漠地回答着法官的提问。法官认为，她不但在中国窃取情报，而且还参与了“皇姑屯事件”、筹建伪满洲国等，应该以汉奸罪判处死刑。然而，川岛芳子只是冷冷地强调自己是日本人，并不是所谓“汉奸”。
在法庭上，狡猾的川岛芳子紧紧咬住被川岛浪速收养的事实，坚称自己拥有日本国籍，国民政府无权审判她。她依旧是西装革履，头发一丝也不凌乱，神态傲慢，根本不像是一个即将接受死亡宣判的囚犯。在公审当天，川岛芳子不但目无法官，还一口咬定自己是日本人，此时日本已经投降了，那么川岛芳子为什么还要一再强调自己是日本人呢？
当时审判的时候，也有争议，争议就是到底是该判汉奸罪，还是该判间谍罪。当时川岛芳子一口咬定自己是日本人，如果是日本人，就是间谍罪，就会遣送回日本，不会判处死刑，如果是中国人，就会被判处死刑。所以在这方面她咬定是日本人的话，中国国民政府就没有权利去审判她。
在法庭上，狡猾的川岛芳子宣称自己拥有日本国籍，国民政府无权审判 她，并且写信给自己的养父川岛浪速，请求他证明自己的国籍和身份，然而就在这个时候，从日本寄来了一份文件，正是这份文件揭开了一个有关川岛芳子身世的惊天秘密！
文件的内容是这样的。“川岛芳子，即华裔金壁辉，乃肃亲王善耆的第十四王女。只因鄙人无子，从芳子六岁起，由王室进至我家，于大正二年十月二十五日正式成为鄙人之养女。……”写文件的人正是川岛芳子的养父川岛浪速，根据这封信，法官最终认定，川岛芳子不是日本人，而是一个中国人！
然而，由于当年川岛浪速没有办理正式的过继手续，因此川岛芳子拿不出相关的法律证明，所以法官最终认定，川岛芳子不是日本人，而是一个中国人。
我们知道，川岛芳子是一个日本间谍，而现在她又摇身一变，成了伪满洲国安****的司令，这样的一种双重身份，有利于她进行间谍行动吗？很多间谍都是具有双重身份的，双重身份有利与隐藏，便与采取间谍行动。有句话叫“物极必反”，这样的一个双手沾满鲜血的女人注定了她悲剧的结局。就在川岛芳子春风得意地过着“司令”瘾的时候，她的人生就像她用罪恶让自己迅速窜红一样，又迅速地跌入了低谷。她被她的主子——日本人抛弃了。
1947年10月15日，法院最终以汉奸罪和间谍罪判处川岛芳子死刑。在宣判的一瞬间，川岛芳子并没有表现出特别惊讶。法警带她走下审判席时，这个罪恶深重的“格格间谍”却带着一丝微笑离开了。这种反常的现象，当时就引得旁听的民众议论纷纷。
没过多少天，北平的报纸上又一则关于金璧辉（川岛芳子）的消息，把刚刚沉寂的北平城再一次震撼了，最新消息：“金璧辉（川岛芳子）的死刑替身是刘小姐！”
川岛芳子被执行死刑的几天后，有一位名叫刘凤贞的女子报案，说自己的母亲失踪了，同时她还说，自己的姐姐刘凤玲就是川岛芳子的替身。据她讲，她的姐姐在监狱里得了很严重的胃病，已经治愈无望，是她的母亲将她的姐姐卖了，得了10根金条，姐姐做了死刑犯的替身。这位所谓的死刑替身“刘小姐”的妹妹，先后两次投书河北省高等法院及报社，揭露和控告有人买她姐姐做“替身”的经过详情。
信中这样写道：
“我姐姐刘凤玲，她是个孝女，面貌像金（璧辉）一样，也会日文日语。我母亲听我盟哥刘仲侪的话，把我姐姐的命卖了十条黄金。临执行的头天晚上，见到监狱二科万、王两位科长和典狱长吴大人，他们才给了四条金子，欠下六条，说过几天就给。”
据说刘凤玲长得像川岛芳子，会说日本话，而且非常孝顺，说反正活不长了，不如去换金条给母亲养老。但是，监狱答应给10根金条，却只给了4根，刘凤玲母亲去要，结果就此失踪。
