În 1912 mama Nadeždei Petrović a murit. Odată cu izbucnirea Războaielor Balcanice Nadežda Petrović s-a oferit voluntar ca asistentă medicală și a fost distinsă cu Medalia pentru curaj și cu Ordinul Crucii Roșii pentru eforturile ei. Ea a continuat să-i îngrijească pe soldații sârbi până în 1913, când s-a îmbolnăvit de febră tifoidă și holeră. În ultimii ani ai vieții ei a avut puțin timp pentru a picta și a realizat doar câteva picturi, inclusiv capodopera postimpresionistă "Spitalul din Valjevo" (în sârbă "Valjevska bolnica"). Profesorul Andrew Wachtel a lăudat pictura pentru „liniile apăsate și culorile luminoase” și pentru reprezentarea „unui șir de corturi albe într-un peisaj expresionist, aproape fauvist, colorat în verde, portocaliu și roșu.” Petrović se afla în Italia, atunci când Austro-Ungaria a declarat război Serbiei în iulie 1914. Ea s-a întors imediat la Belgrad pentru a ajuta Armata Sârbă. Oferindu-se voluntar pentru a lucra ca asistentă medicală în Valjevo, a murit de febră tifoidă pe 3 aprilie 1915 în același spital pictat în "Spitalul din Valjevo". După moartea ei, portretul ei a fost reprezentat pe bancnota de 200 de dinari sârbi.