В начале Великой Отечественной в 1942 году подполковник авиации Гризодубова подняла в небо тяжелый бомбардировщик. И стала единственной женщиной в 101-м авиационном полку дальнего действия. И первой женщиной – командиром боевого полка.

С апреля 1942 по апрель 1944 г. 101-й авиаполк, возглавляемый В.С. Гризодубовой, участвовал в обороне Сталинграда, битве на Курской дуге, над Левобережной и Правобережными районами Украины, под Ленинградом.
Весной и летом 1943 г., когда партизаны Украины готовились активизировать боевые действия в тылу врага, полк Гризодубовой доставил в партизанские соединения Ковпака, Сабурова, Федорова и другие сотни тонн военных грузов. С особым напряжением действовал 101-й авиаполк при освобождении Ленинграда и Ленинградской области, за что был удостоен почетного наименования «Красносельский».

День 7 сентября 1941 года стал днем рождения Антифашистского комитета советских женщин, правопреемником которого стал Союз женщин России. Первым председателем комитета была Валентина Гризодубова. Комитет помогал сплачивать женщин на борьбу с оккупантами, на восстановление разрушенного войной хозяйства, спасение сирот, раненых.

ГОСУДАРСТВЕННЫЕ НАГРАДЫ
Герой Советского Союза и Герой Социалистического Труда. Была награждена орденами Ленина (дважды), Октябрьской революции, Отечественной войны 1 степени (дважды), Трудового Красного Знамени, Красной Звезды.
Скончалась в Москве 28 апреля 1993 г. на 83-м году жизни.