Po wybuchu II wojny światowej Stefania Wojtulanis zgłosiła się ochotniczo z Aeroklubu do wykonywania lotów łącznikowych, po czym została zmobilizowana w składzie Eskadry Sztabowej Naczelnego Dowódcy Lotnictwa gen. Józefa Zająca, wykonując zadania łącznikowe na samolocie RWD-8. Po inwazji radzieckiej 17 września 1939, razem z polskim lotnictwem ewakuowała się do Rumunii. Do grudnia 1939 służyła tam jako kurier, podróżując po całym kraju i pomagając w ucieczkach i dostarczaniu pieniędzy i dokumentów internowanym polskim lotnikom, uciekającym do Francji. Następnie sama przedostała się do Francji, gdzie uzyskała awans na podporucznika i pracowała w sztabie lotnictwa. Po upadku Francji przedostała się do Wielkiej Brytanii. 1 stycznia 1941 powołano ją jako pierwszą cudzoziemkę (wraz z Anną Leską) do brytyjskiej Pomocniczej Służby Transportowej ATA ("Air Transport Auxiliary"), zajmującej się dostarczaniem samolotów z fabryk na lotniska poszczególnych jednostek oraz uszkodzonych maszyn do fabryk remontowych lub na złomowiska. Otrzymała numer służbowy RAF P-8523. Służba ta była uciążliwa, loty odbywały się bez łączności radiowej, map nawigacyjnych, często w złych warunkach pogodowych, a ponadto wymagała ona poznania pilotażu rozmaitych dostarczanych typów samolotów, łącznie z dwusilnikowymi bombowcami jak Vickers Wellington. Jako pierwsza Polka wylatała 1000 godzin na samolotach bojowych. Awansowała podczas wojny do stopnia porucznika pilota czasu wojny, a następnie do stopnia kapitana pilota czasu wojny. Poślubiła wówczas pułkownika lotnictwa Stanisława Karpińskiego.