A Alemanha Nazista invadiu a União Soviética em 22 de junho de 1941. Nina foi voluntária do Exército Vermelho quando o Cerco de Odessa começou em agosto de 1941. Originalmente, ela era paramédica do 54º Regimento de Artilharia na 25ª Divisão de Rifles, mas tão logo seu treinamento se provou útil como operadora de metralhadora, ela assumiu o comando de uma delas, que estava emperrada, limpou-a e começou a atirar contra os alemães que vinham na direção do destacamento.