Lydia voou em suas primeira missões no verão de 1942 sobre Saratov. Em setembro, foi designada, junto com outras mulheres, ao (437º IAP) para lutar sobre o céu de Stalingrado. Em 10 de setembro, junto de Yekaterina Budanova, Mariya Kuznetsova e Raisa Beliaeva, a comandante do grupo, Lydia foi transferida para a base aérea do regimento, em Verkhnaia Akhtuba, na margem leste do rio Volga. Ao chegarem, encontraram a base vazia e sob ataque, então elas foram para Srednaia Akhtuba. Voando em um Lavochkin La-5, em 13 de setembro de 1942, Lydia abateu seu primeiro avião, um Junkers Ju 88, e um caça. Nos meses que sucederam, abateu vários aviões diferentes.