就在陈璧君陷入绝望之时，一位不速之客——郑介民(国民党军统局广州站主任)敲响了褚公馆的大门，称是奉戴笠之命迎接汪夫人。不料却中了戴笠的圈套。陈璧君被押往南京看守所，开始了她的囚徒生活。
据《江门日报》刊载的《陈璧君末日的故事》，1945年12月6日，国民政府颁布了《惩治汉奸条例》，明令由各省区高等法院或其分院审理汉奸案件。条例规定，凡犯了通谋敌国十二项罪行中的一项者，处死刑或无期徒刑。1946年2月16日，徐文祺对陈璧君说：“汪夫人，请您预作准备，明天上午9时离开南京去苏州。”
第二天上午，陈璧君及褚民谊、陈公博乘囚车去火车站转乘火车到苏州，被押入江苏高等法院看守所。
江苏高等法院检察官经多次侦查，以汉奸罪对陈璧君提出检控，列举她五大罪状。
1946年4月16日，江苏高等法院公审陈璧君，由于她是汪伪第一夫人的特殊身份，苏州市民倾城而出。正如《申报》报道：高等法院满坑满谷，争看头号女汉奸。
审判长孙鸿霖、检察官韦维清、推事石美瑜与陆家瑞、书记官秦道立等入庭开座。陈璧君在法警挟护下，由候审室进入法庭。读完起诉书，审判长问：“被告有无答辩?”
陈璧君拒不认罪，与检察官展开针锋相对的舌战，矛头不时指向蒋介石。她说：“日寇侵略，国土沦丧，人民遭殃，这是蒋介石的责任，还是汪先生的责任?说汪先生卖国?重庆统治下的地区，由不得汪先生去卖。南京统治下的地区，是日本人的占领区，并无寸土是汪先生断送的，相反只有从敌人手中夺回权利，还有什么国可卖?汪先生创导和平运动，赤手收回沦陷区，如今完璧归还国家，不但无罪而且有功。”
之后，审判长在法庭上宣读对陈璧君的判决书，当读至“处无期徒刑”一句时，陈璧君说：“我有枪毙的勇气，无坐牢的耐心!”最后，审判长说：“被告对本判决如是不服，可以向最高法院上诉。”
陈璧君高声说：“我当然不服，但我绝对不会提出上诉。判我无期徒刑，是最高当局早就决定了的，不过借你的嘴巴宣布而已。即使上诉，绝无可能更改。这一点，我比你们更清楚。”
上海解放后，陈璧君从苏州押解到上海提篮桥监狱。《汪精卫全传》记述：宋庆龄与何香凝在政协会议上找到毛泽东、周恩来，为陈璧君说情。宋、何与陈璧君私交很深，在汪、陈结婚时，何香凝还曾做过陈璧君的伴娘。
何香凝对毛泽东说：“汪精卫叛国投敌，陈璧君也跟着一起跑，当了汉奸。但她毕竟是参与者，不是决策者。陈璧君已经在牢里关了几年，听说身体不好，能不能实行特赦。”毛泽东略作思考，答道：“陈璧君是个很能干、也很厉害的女人，可惜她走错了路。既然宋先生、何先生为她说情，我看就让她写个认罪声明，人民政府下个特赦令，将她释放。”周恩来在一旁道：“就请宋先生、何先生给陈璧君写封信，我们派人送到上海监狱，看看陈璧君的态度。”
信很快到了陈璧君手中。据说，陈璧君接到信后沉默多时，最后拒绝。
尽管陈璧君顽固不化，监狱里的管教干部仍对她进行了挽救和教育，给她报纸和一些政治书籍阅读，让她了解时事和马克思主义的基本理论。傲慢的陈璧君情绪逐渐平和下来，开始认识自己的罪行。
后来陈璧君的身体每况愈下，患有高血压性心脏病、风湿性关节炎、并发性肺炎等。1959年，陈璧君离开人世。
抗战胜利后，蒋介石要从重庆还都南京了。1946年1月中旬的一个晚上，国民党陆军总司令何应钦，在南京黄埔路陆军总部召开了一次会议。何应钦脱去白手套，对在座的工兵部队、宪兵司令部负责人慢条斯理地说：“委员长不久就要还都回来了，但汪精卫的坟墓仍在梅花岭，居然和中山陵并列在一起，太不像话，如不去除，委员长必定大发脾气。所以请大家来，仔细研究除掉汪墓的妥善办法。此事要考虑周详，绝对保密。汪精卫毕竟是个国民党元老，一旦宣扬出去，说委员长容不得一个政敌的尸骨，那就不好了。”何应钦说完，请大家研究决定，就先走了。
会议决定在十天以内办好这件事，由七十四军工兵部队负责执行，宪兵实行戒严，严格保密。
军队工程师发现，由于汪伪政权的迅速败亡，汪精卫的坟墓外部建筑尚未完工，但坟墓为钢筋混凝土结构，相当坚固。经过研究，工兵部队决定用炸药先炸开外层混凝土钢筋墓壳，再毁掉盛棺的内窖。七十四军工兵指挥官马崇六决定：爆炸挖墓，并定于1月21日晚上执行。在这三天前梅花岭周围实行戒严，并在报纸上公布陆军要试炮。爆炸由七十四军五十一师工兵营负责，用一百五十公斤“TNT”烈性炸药。
1月21日夜，一切准备就绪，一声山摇地动的爆炸，汪墓被炸开。
内窖炸开后，发现棺木，揭开棺盖，汪精卫的尸骸上覆盖着一面青天白日满地红旗，尸身着藏青色长袍与黑色马褂，头戴礼帽，腰佩大绶;由于入棺时使用过防腐剂，汪精卫的尸体尚保持完整，没有腐烂，只是面部略呈褐色而有些黑斑。
军官检查尸身，除在马褂口袋内发现一张长约三寸的白纸条外，别无遗物。纸条上用毛笔写有“魂兮归来”四字，下款署名陈璧君。据记载，这是汪精卫死于日本名古屋时，妻陈璧君接运尸体回国时所写。
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