Весной 1942 Валерия вместе со своими подругами прошла военную подготовку и изучила санитарное дело, успешно закончив краткосрочные курсы медицинских сестёр, и добились зачисления их в формировавшуюся там 229-ю стрелковую дивизию.
В июле 1942 года дивизия была направлена на Сталинградский фронт в состав 64-й армии и сразу же вступила в тяжёлые бои, в которых Валерия проявила храбрость, вынося на себе с поля боя раненых. А когда требовала обстановка, дралась с оружием в руках и поднимала красноармейцев в атаку:
На подступах к фронту, в жару, по пыльной дороге, в полном снаряжении мы шли день и ночь… Недалеко от станции Суровикино наша часть вступила в действие. Шли сильные бои. .. Тревожно было на душе, особенно в первые минуты. Мы так растерялись, что боялись выйти из укрытия на поле боя. Удары артиллерийских снарядов, взрывы бомб — всё смешалось в сплошной грохот. Казалось, рушится всё на земле и рушится земля под ногами.
Как сейчас помню: первой из окопа выбежала Валерия и крикнула: «Товарищи! За Родину и умереть не страшно! Пошли!» — И без малейшего колебания все покинули окопы, рванулись на поле боя.
Дивизия, сохранив свою боеспособность, продолжала сдерживать противника, который стремился выйти к железнодорожному мосту через реку Дон. А 31 июля совместно с 112-й стрелковой дивизией при поддержке десяти танков и авиации бойцы дивизии сами перешли в контрнаступление и отбросили немецкие войска за реку Чир.
Всё это время Валерия выполняла долг медика, но вскоре заболела брюшным тифом. Бойцы, прорвав окружение, на руках вынесли едва живую девушку. Считалась пропавшей без вести. Находясь на излечение в госпитале, награждена медалью «За отвагу».
Весной 1943 года Гнаровская воевала в составе 3-го Украинского фронта.
Только в бою за село Голая Долина Славянского района Донецкой области у реки Северский Донец вынесла с поля боя 47 раненых бойцов и офицеров с их вооружением. Лично уничтожила 28 немецких солдат и офицеров. А всего за период боёв В. О. Гнаровская спасла жизнь свыше 300 раненых.
