Когда началась война, ленинградке Петровой было уже 48. В таком возрасте на фронт не брали. Но через несколько дней худенькая, невысокого роста женщина с винтовкой в руках стояла в боевом строю дивизии народного ополчения Ленинграда. Готовой к любым испытаниям ее сделали характер и спорт. Нина добровольно вступила в ряды 4-й дивизии народного ополчения Ленинграда, затем проходила службу в медсанбате. С ноября 1941 года находилась в рядах действующей армии, став снайпером 1-го стрелкового батальона 284-го полка 86-й Тартуской стрелковой дивизии. В батальоне Н.П. Петрова прошла весь свой военный путь от рядового снайпера до старшины - командира отделения снайперов.

Став снайпером, уничтожала гитлеровцев метким огнем, многократно побеждала в поединках с вражескими снайперами. Изо дня в день выходила на боевую позицию, всю блокаду храбро защищала родной город, за что была награждена медалями «За боевые заслуги» и «За оборону Ленинграда».

«Мама Нина» - так на фронте тепло звали солдаты снайпера Нину Павловну Петрову. Она была старше большинства из них, безусых мальчишек, годившихся ей в сыновья. Кто первый сказал ей - «мама»? Может, солдат Нурлумбеков? Горячий и неровный характер мешал этому пареньку овладеть искусством меткой стрельбы, а она настойчиво, именно по-матерински твердила: «Будешь снайпером, я научу». И добилась. После первых его успехов написала дочери в Ленинград: «Есть у нас такой парень, Нурлумбеков - молодчага, лучший мой ученик...» За всю войну она подготовила более 500 снайперов.

16 января 1944 года Петрова находилась в боевых порядках стрелковых подразделений в районе села Зарудины Ленинградской области. День был ясный. Нина Павловна заняла удобную позицию и затаилась. Рассвело. Противник был осторожным. Удобной ситуации для стрельбы долго не представлялось, хотя с обеих сторон периодически возникала перестрелка. Около 9 часов утра среди пулеметных и автоматных очередей раздался сухой винтовочный выстрел. Разведчики, наблюдавшие за позициями противника, увидели, как фашистский связист, исправлявший телефонную линию, ничком упал на землю. Его сразила меткая пуля Нины Павловны. Через несколько минут эта же участь постигла и второго гитлеровца, который выполз из дзота для того, чтобы поинтересоваться судьбой телефониста. Он появился в поле зрения снайпера всего на несколько секунд. Но этого оказалось достаточно для меткого выстрела. Снайпера заметили. Пулеметные очереди ударили в бруствер окопа, где находилась Нина Павловна, но вреда не причинили. Воспользовавшись тем, что набежавший порыв ветра поднял снежную поземку, Петрова быстро перебежала на запасную позицию и продолжила «охоту». В тот день она уничтожила еще троих. К концу февраля на ее счету было 23 фашиста. 2 марта 1944 года у нее появилась третья боевая награда - орден Славы 3-й степени.

3-й Прибалтийский фронт, начало августа 1944 года - освобождение Прибалтики. В боях в районе железнодорожной станции Лепассааре (Пылваский район Эстонии) Петрова находилась в боевых порядках стрелковых подразделений, снайперским огнем уничтожала немецко-фашистских захватчиков, ходила в атаку и в разведку. В эти дни она уничтожила 12 гитлеровцев. 20.8.44 награждена орденом Славы 2-й степени.

Особенно отличилась Нина Павловна в период боев в составе 2-го Белорусского фронта за Эльбинг (ныне Эльблонг, Польша) в феврале 1945 года. В рядах атакующих шли старшина Петрова и ее ученики снайперы. Когда продвижение батальона задерживали вражеские пулеметы, помогали снайперы. Несколько метких выстрелов, и пулеметы замолкали. Наша пехота вновь устремлялась вперед. В этих боях Нина Павловна истребила 32 гитлеровца, доведя свой личный счет до 100 вражеских солдат и офицеров.

«Я знал ее лично, - пишет в своей книге «Поднятые по тревоге» генерал армии

И.И. Федюнинский. - Знакомство наше произошло следующим образом. Как-то после боев под Эльбингом я подписывал представления к правительственным наградам. Внимание мое привлек наградной лист, заполненный на снайпера старшину Петрову, которая представлялась к ордену Славы 1-й степени. В наградном листе указывалось, что Петровой 52 года. Я не хотел верить глазам: неужели ей больше пятидесяти? Спрашиваю начальника штаба: «Может, машинистка допустила опечатку?» Нет, ошибки не было».

В наградном листе командир полка отмечал: «Товарищ Петрова - участница всех боев полка; несмотря на свой преклонный возраст (52 года), она вынослива, мужественна и отважна, время передышек полка от боев она использует для совершенствования своего искусства снайпера и обучения личного состава полка своему искусству, за все время ею подготовлено 512 снайперов». Командарм Федюнинский подписал документ: «Достойна награждения орденом Славы 1-й степени». За беспримерное мужество и отвагу, героизм и высокое воинское мастерство Указом Президиума Верховного Совета СССР от 29 июня 1945 года Н.П. Петрова награждена орденом Славы 1-й степени. Посмертно.

Ей не суждено было дожить до Победы. Легендарный боец стрелкового полка снайпер Нина Павловна Петрова не вернулась в Ленинград. За Одером, в бою близ города Штеттин (Щецин, Польша), в один из последних дней войны - 1 мая 1945 года - шальная пуля сразила отважную женщину. За несколько дней до гибели она написала своей дочери в Ленинград письмо, которое оказалось последним. «Устала я воевать, детка, - ведь уже четвертый год на фронте, - писала Нина. - Скорее бы закончить эту проклятую войну и вернуться домой. Как хочется обнять вас, поцеловать милую внученьку».