בפעם השלישית קיבלה גרוסמן היתר עלייה ולימודים רשמי, אחד הבודדים אז, שחודש ככל הנראה על ידי אחד מבני משפחתה שבארץ. ההנהגה הראשית שוב נדרשה לעניין והתנהל דיון סוער. הרוב הכריע כי עליה להישאר בפולין ולהתמנות להנהגה הראשית של התנועה במחתרת יחד עם חמישה חברים נוספים: אבא קובנר, אדק בורקס, מרדכי רוזמן, פנחס שטרן ומשה בלוש – כולם גברים וכולם מבוגרים ממנה. היא קיבלה את ההחלטה התנועתית.
עד תחילת 1941, ההנהגה הוותיקה, שהורתה לה לוותר על אישור העלייה, עזבה את וילנה ועלתה ארצה. בגיל 21 היוו גרוסמן וחמשת חבריה את הנהגת השומר הצעיר בפולין. היא תיארה את התקופה ההיא בפולין כתקופה של בדידות קשה ללא קשר עם הארץ וללא קשר לוורשה. היא מעולם לא באה חשבון עם חברי ההנהגה שעזבו, אך נשאה את תחושת הנטישה הקשה של אז כל חייה. באפריל 1941 כתבה למאיר אורקין, שנמצא בארץ: "מצבי השתנה במידה קיצונית, נשארתי לבד בווילנה, כמעט בלי ידידים. זה קובע הרבה מאוד...".
תפקידי קישור במחתרת.
התנועה פעלה במחתרת בווילנה, אך באמצעים דלים. גרוסמן נרשמה ללימודי כלכלה באוניברסיטת וילנה על מנת למצוא כיסוי מוצלח לשהותה בעיר, התפרנסה משיעורים פרטיים וחלקה דירה עם חברת ילדות מביאליסטוק. עם פלישת גרמניה לברית המועצות ב-22 ביוני 1941 הופצצה וילנה. תושבי העיר ניסו להימלט מזרחה ברכבת. חברי ההנהגה התייעצו כיצד לפעול וגרוסמן התנדבה להישאר. אדק בורקס, מרדכי רוזמן ופנחס שטרן עלו על הרכבת; אבא קובנר ומשה בלוש נשארו בעיר. יומיים לאחר הפלישה לברית המועצות עברה וילנה לשלטון האס אס והגסטאפו. משה בלוש נחטף ועקבותיו נעלמו; אדק בורקס חזר לעיר בעקבות הכיתור הגרמני.
בזכות המראה החיצוני שלה, גרוסמן הייתה אמונה על הקשר בין המרכזים השונים של התנועה ובעיקר על הפצת דבר ההשמדה השיטתית הצפויה ליהודים. לימים סיפרה:
בזכות חברה מהמחתרת הפולנית שהשיגה עבורה תעודת לידה חתומה, פעלה מחוץ לגטו תחת זהות בדויה בשם "הָלינה ווֹרוֹנוֹביץ'" – שם שהעניק לה מרדכי טננבוים, מראשי 'החלוץ'. בדומה לנשים אחרות שמילאו תפקידים אלה במחתרות בגטאות ונעו בדרכים בזהות שאולה, חייה בדרכים התאפיינו בבדידות. בספרה "אנשי המחתרת" סיפרה: "חברים וחברות אחרים מהגטו, ביניהם אבא קובנר, נמלטו למנזר כרמליתי סמוך לווילנה. עם תחילת הרצח ההמוני הגיעה למנזר תחת מסווה יחד עם אדק בורקס. אז, במסגרת פגישת ההכרעה על התארגנות להתנגדות חמושה, יצאה בהוראת התנועה לעיר הולדתה, כדי "לארגן את המרכז הקרבי בביאליסטוק".
התנגדות בגטאות.
מיוני 1941 עד אוגוסט 1943 פעלה במחתרת היהודית בגטאות ווילנה, ביאליסטוק, וורשה, צ'נסטוחוב, לובלין וגרודנו. היא נעה ברכבות בין הגבולות, מן הגטו לצד הארי וחזרה, כשהבסיס שלה הוא ביאליסטוק, שם שימשה כחברת המטה שהתכונן למרד הגרעין הראשוני לבניית המחתרת המאורגנת בביאליסטוק. היא הייתה האחראית על הקשר עם אפרים ברש, ראש היודנראט בגטו, והיא זו שמסרה לו את הידיעות הראשונות על ההשמדה. "הוא ביקש לדעת מה מעשינו ואנו ניצלנו את אפשרויותיו", העידה לימים. היא הייתה אחראית על הקשר הקבוע בינו לבין המחתרת.
הגרעין הראשוני לבניית המחתרת המאורגנת בביאליסטוק כלל בעיקר את חניכיה בעבר. היא פעלה גם להקמת תאים בעיר גרודנו ובמקומות הקרובים לה. עד פברואר 1943 היה הארגון מוכן והיא פנתה לחיזוק הקשרים ובסיס הפעולה בצד הארי כמו גם במוקדים פרטיזנים ביערות הסמוכים.
בשנת 1943 פתחו הגרמנים בחיסול גטו ביאליסטוק וגירוש היהודים למחנה ההשמדה טרבלינקה. במהלך האקציה הראשונה נמצאה בצד הארי. היא ביקשה לשוב לגטו, אך מפקד הארגון אדק בורקס אסר עליה. עם תום האקציה נודע לה שתשעה עשר מחברי הארגון נהרגו, ביניהם בורקס, שבאותם ימים היה גם לאהוב לבה. הכאב והצער הניעו אותה להיכנס לגטו בכל זאת ולגלות את החורבן שאחרי האקציה. עם יציאתה נעצרה, ובזכות מסמכיה המזויפים שוחררה. בגטו נודע לה על ניסיון המרד ועל גורלו של בורקס, שיחד עם כמה חברים גורש לטרבלינקה ושם כנראה החליטו באמצעות שני אקדחים שהיו בידיהם למנוע את הליכתם לתאי הגזים. שנים חיפשה הוכחה שאכן קיימה קבוצה זו את הצו העליון של התנועה – להתנגד. לימים, במשפט דמיאניוק, שלחה מכתב לראש החקירה בבקשה לתחקר בנושא את הנאשם.
במקומו של בורקס מונה מרדכי טננבוים למפקד. בינו לבין גרוסמן שררו יחסים מורכבים ומתוחים. השניים פעלו יחד להקמת גוף משותף שיאגד את כל התנועות והפעילים ואף הצליחו, אך לימים היא זעמה על כך שביומנו של טננבוים מצטייר כאילו הוא היה זה שהקים את המחתרת.
במהלך האקציה השנייה, ב-15 באוגוסט 1943, התעקשה להשתתף במרד. עם תחילת האקציה חלפה על פני כיכר השילוחים ומבטה הצטלב במבטה של אִמהּ; תחילה ניסתה להתחמק מן הפרידה אך לבסוף ניגשה ונפרדה בשתי נשיקות ובכאב. שנים מאוחר יותר, כשתהפוך בעצמה לאם, תכה על חטא הפרידה החפוזה. המרד פרץ ב-16 באוגוסט ודוכא במהירות. שארית היהודים בגטו הובלו לטרבלינקה, וקומץ מורדים הצליחו לברוח ליערות ולהצטרף אל הפרטיזנים. 81,000 יהודים ויהודיות היו בגטו ביאליסטוק כשהתחיל חיסולו. על הלחימה אמרה:
הקמת תא הוועד האנטי-פאשיסטי בביאליסטוק.
גרוסמן הצליחה להגיע לצד הארי, שם ארגנה דירות מסתור ויצרה קשר עם הקבוצה הפרטיזנית שנשלחה ליערות טרם המרד.
עד אוגוסט 1944 פעלה באזור ביאליסטוק כחלק ממטה הבריגדה הפרטיזנית הסובייטית ע"ש קלינובסקי, בפעולות שכבר התמחתה בהן: השגת נשק, גיוס פרטיזנים והובלתם ליערות, התווית רשת תקשורת, גיוס כספים ורכש. במקביל הקימה יחד עם מרילה רוזייצקה, ליזה צ'אפניק, חסיה בורנשטיין בילצקי, אנה רוד וברוניה קליבנסקי – חמש חברות פרטיזניות יהודיות שהתחזו לפולניות – את התא של הוועד היהודי האנטי-פשיסטי בביאליסטוק. הן ביצעו פעולות סיוע והצלה, פעלו להשגת נשק לפרטיזנים וקישרו בין פרטיזנים יהודים לסובייטים שבאו ברגל או הוצנחו. הקשר בין הוועד לפרטיזנים נותק וחודש עם הגעת הפרטיזנים הסובייטים, והמידע שאספו הנשים שימש את הצבא האדום במבצעיו. מרבית עבודתה בוועד התמקדה בהקמת תא מחתרתי של גרמנים שסיפקו מידע סודי.
לקראת סוף המלחמה הוציאו הנשים לפועל מבצעים לשחרור שבויים ממחנות עבודה והברחתם ליערות, כאשר בסוף המבצע הן חוברות לפרטיזנים ביערות. עד שחרור ביאליסטוק ביולי 1944 נמצאו עם הפרטיזנים. באוגוסט 1944 חזרה לעיר הולדתה בראש הכוחות הסובייטים. הדבר התפרסם בעיתון שהגיע לידיו של מאיר אורקין, שגילה שחניכתו-אהובתו נשארה בחיים, והוא החליט לחכות לה.
עם תום המלחמה.
בתום המלחמה נפטרה מזהותה הבדויה, ובספטמבר 1944 החלה לעבוד במשרד שירות הביטחון הפנימי של פולין ושימשה כסגנית מפקד מחלקת כוח האדם של המחוז. לקראת סוף המלחמה פגשה ביערות את יאן קוזלובסקי, יהודי קומוניסט מווילנה שהגיע עם כוחות מוצנחים של הצבא האדום. לאחר המלחמה היה קצין מודיעין בצבא הפולני וזמן מסוים שירת כראש מוסד המודיעין בביאליסטוק. לאחר שנה נישאו, אך כעבור שנתיים, כשהחליטה לעלות לארץ, נפרדו דרכיהם.
אבא קובנר ניסה להחזירה לפעילות התנועתית, ובנובמבר 1944, כשקם הוועד היהודי המרכזי של יהודי פולין, בחר בה כחברת נשיאות הוועד מטעם השומר הצעיר. בשנת 1945 השתחררה מהצבא האדום בדרגת סמל בכיר והחליטה לצאת לוורשה ולמלא את תפקיד נציגת השומר הצעיר בוועד. במסגרת זו עסקה בהקמת קיבוצי הכשרה לעלייה ושיקום פליטים, בעיקר ילדים ובני נוער. כמו כן ייצגה את הוועד אל מול השלטונות הפולניים.
באוגוסט 1946 מונתה למנהלת מחלקת הנוער בוועד, ובמאי 1947 למנהלת מחלקת החינוך. בוורשה גרה בקומונה של אי"ל ברחוב פוזננסקה 38. היא זכתה להערכה עצומה והוענק לה עיטור הגבורה הצבאי צלב גרונוולד .
באותה עת הייתה חברה במזכירות ההנהגה הראשית של השומר הצעיר, ובקיץ 1945 נשלחה כצירה מטעם התנועה לקונגרס היהודי העולמי שנערך בלונדון. ללונדון הגיעה עם יצחק צוקרמן, שניהם נבחרו כנציגי ההתנגדות הצעירה. השהות המשותפת שלהם בוורשה והחיבור שנוצר בין התנועות במהלך המלחמה הוליד רצון ליצור המשכיות ולהקים תנועה משותפת, אך הדבר לא קרה. בלונדון פגשה לראשונה את ראשי תנועתה, מאיר יערי ויעקב חזן. צלקת הנטישה והפיכחון שנותרה לה מהמלחמה סייעה לה לא ליפול להערצה עיוורת של שתי דמויות מונומנטליות אלה, אך כשהשניים הודיעו לה שלא יקום ולא יהיה החיבור הזה בין התנועות בארץ ישראל קיבלה, כמו בעבר, את דין התנועה.
בלונדון נשאה נאום שסחף מחיאות כפיים סוערות. בשליחות יערי וחזן התחילה להקמת מפלגה של השומר הצעיר בפולין, שתישלח מטעמה לקונגרס הציוני בבזל. בשנת 1947 עלתה לארץ ישראל והיא בת 28.
עלייה לישראל.
בדרכה לארץ ישראל, על סיפון האונייה "פרובידנס", שמעה על הכרזת מדינת ישראל. האונייה עגנה בנמל חיפה ב-22 במאי 1948. כל נוסעיה היו צעירים וצעירות ששרדו את השואה וגויסו לחזית הלחימה בלטרון. נציג הסוכנות היהודית קיבל את פניה של גרוסמן, ולמחרת הייתה בדרכה למרחביה לפגוש את מאיר יערי. בערב פגשה בעפולה את מאיר אורקין לפני שיצא לחזית, 12 שנה אחרי שנפרדו בתחנת הרכבת. משם המשיכה לקיבוץ לתקופת הסתגלות ושהתה כחצי שנה בקיבוץ עין השופט. שליטתה בעברית הקלה על התאקלמותה. היא סיירה בין המוצבים ובקיבוצי התנועה וסיפרה על קורותיה במלחמה.