孫維世知道這個消息時，非常難過。當年父親犧牲，在敵人的白色恐怖下哥哥活過來了，萬萬沒想到，現在他死在了這伙人的手里。
更令她意想不到的殘酷迫害正一步步逼近。
1967年12月的一天，孫維世與金山的家里突然響起一陣敲門聲，打開房門，一下子沖進來一群人，說是“公安人員”，有重要的事情找金山。金山曾經從事過地下斗爭，他沒有慌張，站起來，走到鏡子前像平時一樣梳了梳自己的頭發，然后轉過身來朝孫維世一笑說：“我跟他們出去一下，你在家里不要著急，不會有事的。”
孫維世站在那里說不出一句話來，眼睜睜地看著一群來路不明的“公安人員”將自己的丈夫抓走。不久，從外面傳來消息，說金山的罪名是“特嫌”。
孫維世無法弄清事情的來龍去脈，只得在家里痛苦地等待——誰知金山這一去，就在江青等人設置的監獄里整整被關了7年。等到這位“共產黨的大特務”從監獄里放出來時，他卻再也見不到自己心愛的妻子了……
“美麗的白楊”慘死獄中
1968年3月1日深夜，孫維世家里的房門被敲響。一群人沖進屋來，什么話也不說，拉著孫維世就朝外面走。汽車在外面轉了不知多久才停下，孫維世被關進一間黑黑的屋子，連夜審訊。
逮捕孫維世的并非公安機關，而是一批空軍部隊的現役軍人，他們是根據葉群的指示將孫維世抓走的，而葉群又是依照江青的指示行事的。為了阻止周恩來營救，他們沒有將孫維世關進秦城監獄，也沒有送到軍隊“看管”，而是關入北京市公安局一個秘密的看守所，將孫維世改為“孫偽士”，并定為“關死對象”——從被關押那一天，孫維世就注定了將被折磨至死。
孫維世家里的所有信件都被抄走，這當中有大量江青等人寫的贊揚孫維世的藝術才華的信，也有很多孫維世與毛澤東、周恩來等人的合影，都被江青一把火焚毀。江青只挑出那張周恩來接見《初升的太陽》劇組人員的照片，作為“證據”。此后，江青還拿著這張照片在周恩來面前晃來晃去，大罵孫維世就是睡在周恩來身邊的一條狼。
審訊的人開始問孫維世如何到蘇聯去學習，在蘇聯受過什么樣的“訓練”，蘇聯的赫魯曉夫修正主義對她有什么指示，讓她回國來搞什么破壞活動……
問者氣勢洶洶，孫維世聽得莫明其妙。接著，審訊的人又追問她有關周恩來和朱德的事情。她徹底明白了這伙人的最終目的并不在于整倒她，而是另有企圖。“不肯合作”的孫維世被加上莫須有的“蘇修特務”罪名，關進了監獄。
被捕之前，孫維世曾對妹妹孫新世說過：“我是一個小人物，死了沒有關系。總理關系到黨和國家，我們的總理一定要保住呀！”
孫維世還告訴妹妹說：“人一死，問題不好搞清楚了，（我）無論如何都不能死，我如果死了，說什么你也別信，那一定是被害死的。” 在監獄里，孫維世如同父親一樣鐵骨錚錚。逼供者惱羞成怒，慘無人道的嚴刑拷打開始了。
多年后，曾有獄友回憶，每到深夜，人們會聽到一個女犯不屈的歌聲：
在烏克蘭遼闊的原野上，
在那清清的小河旁，
長著兩棵美麗的白楊，
這是我們可愛的家鄉……
年邁的母親站在村旁，
她把兒子送上戰場，
為了保衛可愛的家鄉，
要和敵人血戰一場……
孫維世被捕后，周恩來曾派人四處調查，多方查詢，竟然沒得到任何消息。