В день после выпускного в 1942 году София обратились в райком комсомола для отправки на фронт, и была зачислена в 102-е отделение контрразведки 61-й действующей армии 1-го Белорусского фронта. В дальнейшем, указанное 102-е отделение было переименовано в «СМЕРШ» («Смерть шпионам»). Отдел контрразведки в Советском Союзе появился, по сути, впервые. На исходе второго года войны Абвер начал использовать свою агентуру на повышенных оборотах поражение под Москвой и разгром армии Паулюса в Сталинграде заставили Абвер увеличить количество диверсионных и шпионских групп, работающих в нашем тылу. Противостоять им, оборачивать их ошибки против Германии, и должны были контрразведчики. Перед наступлением каждый солдат старался отправить домой письмо. Кто-то писал: «Не горюй, Маруся, домой вернусь с победой», а кто-то наоборот: «При первой же возможности - штык в землю и перейду к немцам». Девушки-контрразведчицы просматривали и изучали военную почту, выявляли шпионов и предателей. Работали много, ночью использовали факелы, сделанные из гильзы снаряда и подсоленного керосина. Боевая служба Софии Николаевны началась в Тульской области, откуда по дорогам войны она прошла путь от Тулы через Орловско-Курскую дугу, Украину, Белоруссию, Прибалтику, Польшу и дошла до Берлина, где на одной из серых колонн Рейхстага в мае 1945 года она оставила свой автограф: «Ярославль Берлин. Белянкина».