按照“巴巴罗萨计划”对苏联发动突然袭击，苏德战争爆发。此时，24岁的帕夫利琴科正在基辅大学研读历史。她随即报名参军，获选为步兵队成员，加入苏联红军第25步兵师，红军军官本来想让帕夫利琴科担任战地护士，但帕夫利琴科对此明确拒绝，终于成为红军2000名女性狙击手中的一员。1941年8月，第25步兵师奉命保卫在别利亚耶夫卡附近的高地。在附近的一个村落，帕夫利琴科取得最初的战果，她使用一支带P.E.4瞄准镜的莫辛-那甘7.62毫米狙击步枪，击毙了两名敌军。此后的两个半月，帕夫利琴科随军在敖德萨与德军及罗马尼