Trại giam có quy mô rất lớn để giam giữ, tra tấn các nữ chiến sĩ cộng sản của toàn miền Nam, có thời điểm số nữ tù nhân bị bắt giam ở nhà tù lên đến gần nghìn người. Nhà tù được canh phòng rất nghiêm ngặt, xung quanh bố trí dày đặc những lớp rào thép gai và bót canh phòng ngày đêm.
Khi mới lập, chúng chia nhà tù làm 3 trại A, B, C; giam giữ tù nhân nam ở trại C, nữ ở hai trại A và B. Giai đoạn sau, chúng chia nhà tù thành 4 trại: Trại 1 dùng để giam tù nhân nữ chiêu hồi với những chị em mới bị bắt vào và những chị em chúng cho là cứng đầu để bọn chiêu hồi mua chuộc, dụ dỗ. Trại 2 là trại nữ tù nhân, gồm hai trại A và B trước đây. Trại 3 là trại giam giữ tù nhân nam tạm thời, khi có đông người chúng sẽ chuyển anh em đi nhà tù Côn Đảo. Trại 4 là trại biệt giam, dùng để giam giữ những người chúng gọi là “phạm nội quy”.
Để khai thác thông tin của các tù chính trị, chúng đã không từ mọi thủ đoạn, kể cả việc sử dụng các hình thức tra tấn dã man nhất như: đổ nước ớt, nước xà phòng vào mũi, miệng, rồi dậm chân lên bụng, lên ngực cho nước và máu trào ra, đến khi ngất đi; chúng nhúng đầu chị em vào thùng nước thuốc DDT làm nhiều chị em tuột da mặt, rụng tóc, mờ mắt, đau đầu. Chúng dùng xích sắt, roi điện đánh vào người, vào miệng, vào răng làm méo miệng, gãy răng. Tàn ác hơn chúng đóng đinh vào đầu cây rồi đánh phập vào đầu, vào khắp thân thể chị em, làm nát cả thân người và nhiễm trùng, nhiều chị bị đánh đến ngất đi. Chúng còn dùng lửa châm đốt hai bàn tay, hai bàn chân và khắp người, hoặc nhét đất cát vào mũi, miệng, tai, rồi lấy que thọc vào làm cho nhiều chị bị điếc tai, đau đầu, co giật, động kinh…Đê tiện nhất là chúng tra điện, thọc cây, đá móc vào chỗ kín của chị em làm cho nhiều chị bị bí tiểu, tiểu ra máu hoặc sa tử cung. Nhiều chị hãi hùng đến mức động kinh, lên cơn co giật. Bọn chúng còn dựng lên một dãy cũi sắt, chuồng cọp để nhốt chị em mà chúng gọi là “phạm nội quy”. Chuồng cọp là những chiếc lồng bằng kẽm gai chật hẹp, để nhốt chị em phơi nắng giữa trời mà không thể nào ngồi thẳng và cựa quậy được.
Không thể nói hết những thủ đoạn tra tấn dã man của Mỹ - Ngụy đối với các nữ tù nhân nhà tù Phú Tài, rất nhiều đồng chí đã anh dũng hy sinh, nhiều người bị hành hạ, đánh đập, mang những di chứng bệnh tật, tàn phế suốt đời. Thế nhưng, dù cho địch có tàn ác hiểm độc đến đâu đi nữa cũng không thể làm lung lạc tinh thần bất khuất của họ. Trong điều kiện khó khăn, nhưng dưới sự lãnh đạo của Đảng, phong trào đấu tranh của chị em trong nhà tù vẫn diễn ra quyết liệt, không khuất phục trước sự tàn bạo của kẻ thù; các chị sẵn sàng chấp nhận hy sinh, đau đớn, đói rét và bệnh tật để tiếp tục sống và chiến đấu. Họ vẫn luôn đứng vững trong ngục tù, biến nhà tù thành trường học, thành trận địa đấu tranh mới, đập tan mọi âm mưu thâm độc của kẻ thù. Tinh thần kiên cường, bất khuất của nữ tù binh Phú Tài năm xưa mãi là tấm gương sáng để thế hệ trẻ noi theo.
Với những giá trị lịch sử sâu sắc đó, năm 2002, di tích Trại giam nữ tù binh Phú Tài được UBND tỉnh Bình Định xếp hạng là di tích lịch sử cấp tỉnh. Được sự quan tâm của Tỉnh ủy, UBND tỉnh, công trình xây dựng, tôn tạo di tích lịch sử Trại giam nữ tù binh Phú Tài được đầu tư xây dựng và hoàn thành năm 2017, với tổng diện tích 6.268m2 gồm các hạng mục: hệ thống giao thông, hệ thống cấp nước, điện chiếu sáng, hệ thống cây xanh…ở khu vực trung tâm là tượng đài bằng chất liệu đá xanh với chủ đề: “Ca ngợi sự anh hùng, bất khuất của người phụ nữ Việt Nam trong lao tù”. Tượng đài và bệ tượng có tổng chiều cao 11,66m; gồm 3 nhân vật nữ tượng trưng cho 3 miền Bắc - Trung - Nam. Dù tay bị xiềng xích nhưng các nhân vật vẫn thể hiện dáng đứng hiên ngang, những động tác mạnh mẽ, phản kháng, dũng cảm đấu tranh với địch trong nhà giam, như muốn phá tan xiềng xích. Phía sau các bức tượng và phần bệ tượng có mô phỏng hình ảnh phòng giam.
Ngày 18.5.2022, tập thể nữ tù binh Nhà tù Phú Tài được Chủ tịch nước Cộng hòa xã hội Chủ nghĩa Việt Nam tặng thưởng danh hiệu Anh hùng Lực lượng vũ trang nhân dân về thành tích đặc biệt xuất sắc trong cuộc kháng chiến chống Mỹ cứu nước.