日军战败后，针对战犯的审判逐一进行。此前川岛芳子的挚友李香兰（本名山口淑子）已因其日本人身份而被予以释放。川岛芳子若能证明自己的日本人身份则同样可以脱罪。川岛芳子生性机敏，善于言词，常让法官哑口无言。事实上她的身份既不可能直接屠杀平民，也不可能参与制订日军军机大事，
法庭受审时已无昔日风采
所以法庭定罪十分困难，此时国籍问题将关乎其生死：如果她是中国人，那么汉奸罪将不可免；如果是日本人，此前日本战犯审判的案例中，除最高级司令官以及屠杀平民的军官被判刑外，其它日本军人和侨民大都被释放归国。
1947年10月5日，北平高等法院在拥挤人潮的围观下做出判决，认定金壁辉（川岛芳子）是叛国者，汉奸罪、间谍罪成立，判处死刑。判决文称：一、被告生父为前清肃亲王，无疑是中国人，应以汉奸罪论处；二、被告同日本政要来往密切，在上海“一·二八事变”中以男装进行间谍活动，引发了上海事变；三、被告参与将溥仪及其家属接出天津，为筹建伪满进行准备工作；四、被告长期和关东军往来，曾被任命为“安国军司令”。
1948年3月25日，川岛芳子在写完遗书后，于清晨在北平第一监狱被执行枪决，终年41岁。
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