Zhao wurde in einer wohlhabenden Familie im südwestchinesischen Sichuan geboren. Als Mittelschülerin trat sie 1926 der Kommunistischen Partei Chinas bei. Ein Jahr später reiste sie in die Sowjetunion, um dort an der Sun Yat-sen Universität zu studieren. Dem Aufruf der Partei folgend unterbrach sie ihr Studium und kehrte 1928 nach China zurück. In der Metropole Shanghai engagierte sie sich im Untergrund für die kommunistische Revolution. Nach dem Zwischenfall vom 18. September in Shenyang schickte sie die Partei dann nach Nordostchina, um dort den Widerstandskampf gegen die japanischen Invasoren zu unterstützen.

Im November 1935 wurde die Politikkommissarin im Kampf verwundet und von den Japanern gefangen genommen. Eine von ihren Genossen organisierte Befreiung scheiterte, was zu noch mehr Folter im Gefängnis führte. Am 2. August wurde Zhao Yiman schließlich hingerichtet.

In Gedenken an Zhao wurde eine Straße im Stadtteil Nangang in der nordostchinesischen Großstadt Harbin nach ihr benannt.