Immédiatement après l'invasion allemande de l'Union soviétique en , elle entre en cours de soins infirmiers. Après avoir terminé ces cours, elle demande à être affectée à un bataillon en tant qu'infirmière. Le bataillon où elle est affectée réalise le sabotage des routes et les formations arrière de l'Armée de l'Axe sur le territoire contrôlé par eux. Lors de sa première mission, on lui demande de localiser les emplacements des forces ennemies qui s'approchent de Louga et d'attaquer. Elle supplie son commandant de la laisser participer à l'embuscade, où ils se cachent dans les buissons au bord d'une route en attendant qu'une voiture avec des soldats allemands approche. Lorsque la voiture approche, plusieurs membres du régiment attaquent, et Petrova jette une grenade sur l'avant de la voiture pour permettre aux tirailleurs de faire feu sur les occupants. De retour de mission en août, elle est réaffectée à la Détachement de Partisan sous les ordres des frères Ivan et Stanislav Poleyko ; l'unité se compose de seulement vingt-sept personnes. Un détachement de sept d'entre eux posent des mines dans un champ et coupent les lignes de téléphone et de télégraphe. D'août à début octobre, le détachement pose des mines sur la route entre Tolmatchevo et Osmino et entre Louga et Lyady, endommage la ligne de chemin de fer entre Tolmatchevo et Mshinskaïa et abattent quatre avions. En octobre, ils détruisent six ponts, dont l'un du chemin de fer entre Leningrad et Vitebsk. Petrova participe à presque toutes les opérations du bataillon et fait plusieurs missions de reconnaissance. Lors d'une mission, apprenant l'arrivée d'un escadron ennemi anti-partisans, elle en informe le reste de son détachement, permettant à tous de survivre à l'attaque.