С началом Великой Отечественной войны 19-летняя смелая и влюбленная в небо Лидия записалась в летчики-добровольцы. Но изначально советское командование не намеревалось отводить женщинам существенную роль в авиации. И только спустя год, в сентябре 1942 года, девушка совершила свой первый боевой вылет. В одном из первых боевых вылетов над Сталинградом Лидии удалось сбить два вражеских самолета – бомбардировщик Ju-88 и истребитель Bf-109. Летчиком Bf-109 оказался немецкий барон, кавалер Рыцарского креста, одержавший 30 воздушных побед. Немец был опытным летчиком и бился до последнего. Но в конце концов его машина вспыхнула от пущенного Лидией снаряда и стала стремительно падать. Летчик выпрыгнул с парашютом и был взят в плен. На допросе он попросил показать ему того, кто его сбил. Увидев двадцатилетнюю девушку, немецкий ас пришел в ярость: «Вы смеетесь надо мной? Я летчик, сбивший более тридцати самолетов. Я кавалер Рыцарского креста! Не может быть, чтобы меня сбила эта девчонка! Тот летчик дрался мастерски». Тогда Лидия жестами показала известные только им двоим детали боя, он изменился в лице, снял с руки золотые часы и протянул их ей, пилоту, который его победил…
Именно там Лидия Литвяк получила прозвище «Белая Лилия Сталинграда», и «Лилия» стала ее радиопозывным.
Уже меньше чем через год, 23 февраля 1943 года, Лидия Литвяк получила одну из первых своих боевых наград — орден Красной Звезды. За эти месяцы она, как одна из лучших летчиц, переводилась в дивизии, участвовавшие в важнейших битвах ВОВ, а также стала известной как «Белая лилия».
К тому моменту фюзеляж ее верного Як-1 украшали не только восемь ярко-красных звезд, символ восьми воздушных побед, но и белоснежная лилия — особый знак летчика, которому разрешена «свободная охота» — особый вид боевых действий, в рамках которых истребитель не выполняет конкретное задание по прикрытию бомбардировщиков, или наоборот, защите от них, а летает, выслеживая одиночные вражеские самолеты и «охотясь» на них.
Летчице приписывали необычайное везение. Однажды в ходе боя самолет Литвяк был подбит, и она вынуждена была приземлиться на территории, занятой противником. Когда немецкие солдаты попытались взять девушку в плен, один из летчиков-штурмовиков пришел к ней на помощь: огнем из пулеметов он заставил немцев залечь, а сам приземлился и взял Литвяк на борт.
Злой рок настиг её 1 августа 1943 года во время тяжелейших боев над фронтом у реки Миус, на земле, где шел прорыв немецкой обороны, солдаты нуждались в поддержке с воздуха. Лидия совершила три вылета, а из четвертого её самолет не вернулся. Её долго искали, но так и не смогли выяснить судьбу летчицы. На тот момент на боевом счету Лидии Литвяк за 168 боевых вылетов было 12 уничтоженных самолётов противника лично и 4 – в группе. По традиции, установившейся с Первой Мировой войны, асом считался пилот, одержавший 5 побед.
В 1967 году в городе Красный Луч Луганской области школьная учительница Валентина Ивановна Ващенко основала поисковый отряд РВС (разведчиков военной славы). Находясь в районе хутора Кожевня, ребята узнали, что летом 1943 года на его окраине упал советский истребитель. Пилотом, раненным в голову, была девушка. Ее похоронили в селе Дмитриевка Шахтерского района в братской могиле. Изучение останков позволило выяснить, что погибшая была смертельно ранена в лобную часть головы. Дальнейшее расследование установило, что это могла быть только Лидия Литвяк. Девушку опознали по двум белым косичкам. Так через 45 лет после гибели летчицы, в 1988 году, в личном деле Лидии Литвяк появилась запись: «Погибла при выполнении боевого задания». А в 1990 году Лидии было посмертно присвоено звание Героя Советского Союза.