De vuelta en Japón, trabajó en Tokio de criada y de vendedora de diarios y de jabón en polvo a domicilio. En estos años leyó muchísimo, sobre todo temas políticos y sociales. En Tokio conocerá al militante libertario y antiimperialista coreano Yôl Park, fundador del grupo clandestino anarconihilista «Futeisha» (Sociedad de los Insumisos o Revoltosos), con quien compartirá su vida, el pensamiento anarquista y los deseos de liberación de la opresión nipona en Corea. Ambos fundaron la «Sociedad Negra de los Trabajadores».
Tras el gran terremoto de Kanto del 1 de septiembre de 1923, las autoridades imperiales aprovecharon la oportunidad para desembarazarse de lxs revolucionarixs e inventó un pretendido complot encaminado a asesinar al Emperador. Detenidxs y juzgadxs, Fumiko Kaneko y Yôl Park, con falsas confesiones, fueron condenadxs a muerte el 25 de marzo de 1926 por alta traición; pero el 5 de abril las penas fueron conmutadas, por presiones diplomáticas, por trabajos forzados a perpetuidad. Cuando el director de la prisión de Ichigaya le entregó el certificado de la conmutación, lo rompió en pedazos ante él.
Trasladada a la prisión de Utsonomiya, se negó a realizar ningún trabajo y fue encerrada en régimen de aislamiento. Tras tres meses pidió trabajar en el taller de elaboración de cuerdas de cáñamo. Fumiko Kaneko se suicidó al día siguiente, el 23 de julio de 1926 en la prisión de mujeres de Utsonomiya (Japón), con una cuerda que ella misma había elaborado.
Tras su muerte, el hermano mayor de Park trasladó el cuerpo a Corea, donde fue enterrado en el cementerio familiar de los Park en Pallyeong-ni (Mungyeong, Corea). Su compañero, Yôl Park, permanecerá encarcelado hasta octubre de 1945, al acabar la Segunda Guerra Mundial.
Kaneko dejó escritas unas memorias sobre su estancia en la prisión y sobre su interrogatorio, que sólo fueron publicadas tras la guerra del Pacífico y que han sido traducidas al inglés y al francés, donde revela sus ideas políticas (igualitarismo radical, antimilitarismo, antiimperialismo, críticas al socialismo y al cristianismo, etc.) y feministas (crítica a la estructura familiar nipona, divorcio, etc.).
En noviembre de 2003 el cuerpo de Kaneko fue trasladado y enterrado de nuevo en el jardín de la casa dónde nació Park en Maseong-myeon (Corea).