很快川岛芳子就受到了法庭的传讯。在整个受审过程中，她一直用在当间谍时所熟悉的手段来奚落法庭，破坏审判的正常进行。而国民党政府的很多要员不是跟川岛芳子有一腿，就是自己在抗战中手脚也不干净，法庭要是拿出真凭实据来指控她，恐怕要牵连一大片官员，所以只好用日本小说来凑数。
与此同时，表面上不动声色、一副视死如归之态的川岛芳子，却又通过各种关系为自己开脱、推卸罪责。她首先派人让胞兄宪立找到田中隆吉和多田骏，请他们出面向美国驻日本最高军事长官麦克阿瑟将军求情，向远东军事法庭说情，对国民党政府施加压力。接着，又写信给养父川岛浪速，恳求他证实自己是日本人，以摆脱因涉嫌汉奸罪而被判处死刑的危险。最后，川岛芳子亮出了自己的王牌——北平和南京方面日伪的谍报网，请军统局头子戴笠帮助营救她。此外，她还通过孙科向国民党上层人物疏通关系，企图逃脱罪责。不过川岛芳子知道的太多了，让她继续活着，会威胁很多国民党高层官员的仕途，甚至会威胁战后日本政府里很多前军国主义分子的地位。所以不管有没有证据，川岛芳子这次是死定了。当时的法庭是根据“疑罪从有”的原则定罪，民国政府最终在1948年3月25日早上6点40分将她处决。