Bas kao i ostali studenti,Ludmila se je prijavila u Sovjetsku armiju da bih se borila protiv njemaca.Oficir za regrutaciju nije htio da da sansu Ludmili da bude snajperista pa je ona donijela dokumente iz kluba strijelaca gdje je bila uclanjena a i prakticno je pokazala svoje sposobnosti sa puskom.Uprkos njenoj sposobnosti,odgovorni za regrutaciju su pokusali da je ubijede da bih bolje pasala kao bolnicarka.Ludmila nije pristala na to.Na kraju je ipak primljena u armiju kao snajperista.U avgustu 1941 godine je bila zajedno sa 25-tom pjesadiskom divizijom u blizini grada Belyayevka gdje je njena jedinica trebala da brani odredjeno strtegisko podrucje.Tu je i ubila prvog neprijateljskog vojnika.Ludmila je neprekidno koristila svoje oruzje.U toku 2 i po mjeseca ubila je 187 njemackih vojnika.U junu 1942 Ludmila je bila ranjena gelerom i bilo joj je naredjeno da napusti Sevastopol,gdje se je nalazila zajedno sa svojom jedinicom.

Smatrana je herojem koji nije smio biti ubijen ni u kom slucaju.U avgustu 1942 godine Ludmila je bila pozvana u bjelu kucu u Americi gdje je bila srdacno primljena od presednikove zene,Eleanor Roosevelt.Ludmila je nastavila svoje putovanje kroz Ameriku i na kraju zavrsila u Kanadi gdje je dobila specijalno dizajniranu pusku na poklon od fabrike oruzja Winchester.Nije se vratila u borbu poslije ranjavanja vec je postala instruktor za snajperiste u armiji sve do kraja rata.Ludmila Pavlichenko je dobila nagradu sovjetskog heroja 25 oktobra 1943 godine.Cak je i izdana postanska markica sa njenim likom. Ludmila Pavlichenko je umrla 10 oktobra 1974 godine.Imala je 58 godina.