Após a queda de Odessa, a divisão de Lyudmila foi transferida para Sebastopol, onde a ucraniana lutou durante oito meses. Segundo a sua biografia, explica a ABC, foi nesta região que Lyudmila Pavlichenko lutou contra vários franco-atiradores do Eixo, em batalhas individuais que podiam durar dias.
Num desses confrontos, ela teve de permanecer deitada na mesma posição durante 24 horas, enquanto localizava um inimigo”, explica Lyuba Vinogradova no seu livro “Anjos Vingadores”.
Depois de ser promovida a tenente, Lyudmila Pavlichenko treinou a sua própria unidade de franco-atiradores do exército soviético. Em junho de 1942, a ucraniana tinha matado 309 inimigos. Destes, 33 a 36 seriam franco-atiradores alemães.
No mesmo mês, Lyudmila foi atingida por uma munição de morteiro, tendo ficado com feridas severas no rosto, o que lhe terá valido uma retirada da frente de batalha com recurso a um submarino — um transporte fora do comum para uma lutadora fora do comum — e foi proibida de voltar para a guerra por ser considerada um elemento demasiado valioso para o exército soviético.
A sua reputação valeu-lhe, no final de 1942, de acordo com a revista Smithsonian, uma visita à Casa Branca, tendo Lyudmila Pavlichenko sido a primeira cidadã da União Soviética a encontrar-se com um Presidente dos Estados Unidos da América.
Em representação da União Soviética, o seu objetivo era exercer pressão junto de Franklin Roosevelt para que os Estados Unidos entrassem na guerra. A pedido da primeira-dama, Eleanor Roosevelt, a ucraniana acabaria por realizar uma digressão pelo país, onde deu várias palestras sobre os seus feitos em combate.
