林昭一直顶着压力抗争的举动让当时的人们也感到费解。连监狱都专门送林昭去上海精神病院作了精神鉴定。院长粟宗华亲自判定她精神不正常。不过，监狱为了对林昭继续关押，最终否定了她的精神病认定证明。
这位判定林昭有精神病的院长粟宗华，因为给林昭出具证明，在文革里边被指“包庇反革命分子”，最后抑郁成疾，含恨而终。
1963年8月8日，林昭从上海市监狱被移交到上海第一看守所后，她坚决抵制洗脑。1964年11月9日，由于狱方不满林昭谈话的表现，她被第四次加戴手铐，一直延续到1965年5月26日才被拿下来。
由于迫害太惨烈，林昭曾在1964年2月5日和1964年11月10日两次尝试自杀。她还长期绝食抗议，不过这些抗议举动都遭到更残酷的折磨。当时林昭的处境，是求生不得，求死不能。
林昭在血书里写道：“不计其数的人身侵犯！骇人听闻的非刑虐待！光是镣铐一事，人们就不知玩出了多少花样来，一副反铐，两副反铐，时而平行时而交叉。最最惨无人道酷无人理的是，无论在我绝食中在我胃炎发病疼得死去活来时，乃至在妇女生理特殊的情况下——月经期间，不仅从来末为我解除过镣铐，甚至从来没有减轻，比如两副镣铐中暂时除掉一副。天哪天哪！真正地狱莫及，人间何世！”
1965年3月21日，林昭喝了从狱方拿来的米汤后腹泻，林昭觉得监狱给她下了泻药。以后，她经常因喝米汤腹泻或腹痛。1965年4月5日上午11时，她喝完狱方米汤5分钟后又腹泻，她更明白这汤里有问题。因此，林昭从1965年3月6日到5月31日绝食了80天。
那些日子，林昭真的是精神都要崩溃了。她曾在监狱的墙上用血写到：“在如此固执而更加阴险的无休止的纠缠与逼迫之下，我似乎真的要疯了！上帝，上帝帮助我吧！我要被逼疯了！可是我不能够疯，也不愿意疯呀！……”
磨难中的林昭内心一直坚守着人性的正义和基本的是非判断，她在一次次见证和反思中共的反人性举动之后，逐渐理解了信仰的意义。她儿时来自父亲的宗教信仰的记忆复苏了, 林昭感觉，自己凭借神给她的力量不断往前走。
林昭在监狱里写出十万字的血书，是一个堪称悲壮、惨烈的奇迹。林昭本来是用纸和笔写的，但是在1964年9月26日，狱方收缴了林昭的纸和笔。没有办法，林昭只好用发卡刺破自己的手指，开始用血记录。
她曾给上海市长柯庆施写了两次信；还有三次给《人民日报》反映案情、表达政治见解的文章，这些都是用鲜血写成的。其中，1965年7月到12月 第三次给《人民日报》的信，主要观点是批评“阶级斗争”学说和集权统治，呼吁人权、民主、和平、正义，长达10万字。这些血书成了史上数量最大的一批血书文献，也成了中共罪行的物证。
林昭在接到起诉书和判决书之后，同样用血书来驳斥。1965年5月底，林昭被冤判20年徒刑，她在判决书背面写下感言：“昨天，你们，那所谓的伪法院，假借和盗用法律的名义非法判处我徒刑20年，这是一个极其肮脏极其可耻的判决。”
1965年6月1日 林昭用鲜血写出《判决后的申明》：“……这是一个可耻的判决，但我骄傲地听取了它！ ……我蔑视它！看着吧！历史法庭的正式判决很快即将昭告于后世！你们这些极权统治者和诈伪的奸佞——歹徒、恶赖、窃国盗和殃民贼将不仅是真正的被告，更是公诉的罪人！”
当时，多少人为了求得一点生路，都心甘情愿地做了中共暴政的奴隶，但是林昭偏偏不这样。不但不这样，林昭还公开嘲笑那些出卖自己尊严的中共帮凶。林昭给《人民日报》的信中写到，“长期以来，当然是为了更有利于维护你们的极权统治与愚民政策，也是出于严重的封建唯心思想和盲目的偶像崇拜双重影响下的深刻奴性，你们把毛泽东当作披着洋袍的‘真命天子’竭尽一切努力在党内外将他加以神化，运用了一切美好辞藻的总汇和正确概念的集合，把他装扮成独一无二的偶像，扶植人们对他的个人迷信。”
林昭从崇拜毛到反毛，是一个巨大的变化。对于这个转变过程，林昭在血书中写到：“阴险地利用我们的天真、幼稚、正直。利用着我们善良、单纯的心，与热烈、激昂的气质，欲以煽动加以驱使，而当我们比较成长了一些，开始警觉到现实的荒谬、残酷，开始要求我们应有的民主权利时，就遭到空前未有的惨毒无已的迫害、折磨和镇压。怎么不是血呢？我们的青春、爱情、友谊、学业、事业、抱负、理想、幸福、自由，我们之生活的一切，这人的一切几乎被摧残殆尽地葬送在这污秽、罪恶、极权制度的恐怖统治之下，这怎么不是血呢？”
林昭的这些遭遇，除了她自己和狱警，没有任何人知道。直到有一天，林昭的母亲和林昭北大的同学张元勋来看望她。
那是1966年5月6日，张元勋刚刚刑满出狱，他偷偷来到上海，以未婚夫的名义，和林昭的母亲一起来到上海提篮桥监狱探望林昭。他看到衣衫褴褛、头发花白的林昭，被前后十几个带枪的武警押过来。
