1941年8月，第25步兵师奉命保卫位于巴亚耶夫卡附近的比利亚夫卡。在这里，柳德米拉获得了她的第一个战果。柳德米拉和一个观察兵一道活动，武器是一支带P.E.4瞄准具的莫辛·纳甘1891/30型7.62毫米狙击步枪，有效射程超过550米，是当时最好的狙击步枪之一。
参战不到一年的时间里，柳德米拉的狙击战果已达309人。这个数学不到震惊了全苏军，也震惊了全世界。一个月后，美丽的柳德米拉作为二战的盟友访问了美国，成为第一个被罗斯福总统接见的苏联公民。随后柳德米拉在美洲继续访问。
回国后，被晋升为近卫军少校的柳德米拉在上级的安排下没有再参加战斗。1943年10月25日，她被授予苏联英雄的荣誉称号和金星勋章。1945年-1953年间，柳德米拉受命在海军供职，并晋升为海军少将军衔。从海军退役后她又在苏联军事支援辅助委员会供职。1974年10月10日柳德米拉58岁，走到了她生命的尽头。1976年，苏联发行了一枚以柳德米拉为主题的纪念邮票。英姿飒爽，美丽勇敢的女狙击手柳德米拉·米哈伊尔洛夫娜·帕夫利琴科是俄罗斯人民永远铭记的英雄。
