Bouboulina sluttet seg til Filiki Etaireia, en underjordisk organisasjon som forberedte Hellas for revolusjonen mot de osmanske styresmaktene, som deres eneste kvinnelige medlem på dette tidspunktet. Hun kjøpte våpen og ammunisjon på sin egen regning, og førte dem i hemmelighet til organisasjonen hennes. Byggingen av krigsskipet Agamemnon var ferdig i 1820. Det ble senere en av de største krigsskip som noen gang var i hendene på greske opprørere. Bouboulina bestakk tyrkiske tjenestemenn til å ignorere skipets størrelse. Hun brukte mesteparten av sin formue til å gi mat og ammunisjon for sjømenn og soldater som var under hennes kommando.