15 июня 1942 года Мария Мелентьева и её товарищ по разведшколе Анна Лисицына были направлены в оккупированный финнами Шелтозерский район для выполнения боевого задания. Им было приказано: доставить рацию подпольщикам; создать две явочные квартиры; добыть для ЦК партии республики чистые бланки финских паспортов и пропусков; собрать разведданные о войсковых частях противника и расположении военных объектов; провести беседы с население и рассказать об истинном положении на фронтах; собрать данные о людях, которые сотрудничали с финнами.
Разведчики были доставлены к линии фронта на самолете, успешно десантировались, парашюты надёжно спрятали.
Они пробирались через лес в деревню Житно-Ручей, в родные места Ани Лисицыной. Были сильные дожди, девушки выбились из сил, пока вышли к дому Ани. Но и там пришлось весь день наблюдать за избой, ведь они не знали, есть в доме финны или нет. Они до вечера сидели в поле – караулили: идет ли дым из печной трубы дома. Видели, как девчонки за ягодами шли, но не стали окликать. Аня среди деревенской детворы видела и своего племянника. Как же тяжело было ей находиться так близко к родным, к тёплому жилью, и не иметь возможности зайти туда, обнять родителей, сестёр. Измученные, голодные, продрогшие, девушки только поздно вечером пробрались к дому, где их встретила мама Ани. Поселились на чердаке, потому что по деревне ходили финны и часто заглядывали в дом с проверкой. Разведчицы расспрашивали родных Ани, что они знают о войсковых частях противника и расположении военных объектов, где есть укрепления, техника, какое настроение у жителей окрестных деревень, на кого можно положиться. Племянник Ани доставал подругам финские газеты, девушки их собирали, никому не говоря, зачем они им нужны. Особенно много узнали от Аниной сестры Насти, она работала у Вознесенья и у Педасельги – финны заставляли. Марийка радовалась, что они достают ценные сведения. Спрашивали паспорт, но у девушки его не было с собой. Зато оставила пропуск, который им здорово пригодился для коротких вылазок в деревню. Имея финские пропуска, разведчицы могли, не вызывая подозрений, свободно ходить и по другим окрестным деревням, наблюдая за обстановкой и собирая необходимые для наших войск сведения о противнике. Девушки специально меняли одежду, чтобы не примелькаться и не вызвать подозрений у финнов.
Самой опасной частью задания была необходимость достать бланк финского паспорта. Девушки знали к кому они могут обратиться за помощью, но риск был огромен. Знакомая Ани работала в финском штабе, встречалась с финским офицером, но в просьбе не отказала. Слова Марии о верности комсомолу как будто придали девушке смелости, она уже на следующий день передала разведчицам необходимые документы. Подругам удалось организовать две явочные квартиры для разведчиков.
Девушки выполнили сложнейшее задание, и теперь им предстояло доставить ценные сведения и документы через линию фронта, к своим. Сначала за ними обещали прислать самолёт, но затем выяснилось, что обратно придётся добираться самим, преодолеть десятки километров по лесу и переправиться через реку Свирь.
2 августа девушки ушли из родного дома Ани. За эти дни, выполняя рискованное задание, они очень сблизились, стали как сёстры. Добрались до берега Свири, раздумывали, как будут перебираться. Вода уже была холодной, по мосту не пройти – там финны стоят, в узких местах реки они костры жгут, поэтому подругам пришлось выбирать для переправы место, где река была широкой. Марийка плавала очень хорошо, поэтому документы были у нее, она их положила под зелёную бархатную шапочку. Девушки принялись мастерить плотик, нашли стволы двух поваленных деревьев, но соединить их крепко не смогли. Ненадёжный плот, отплыв недалеко от берега, развалился, и они поняли, что придётся добираться вплавь. Река широкая – 800 метров, вода холодная, но выбора не было, надо доплыть до противоположного берега.
Разведчицы преодолели уже половину реки, но у Ани начало сводить руки и ноги от холода, она закусила руку, только бы не закричать, иначе враги услышат. В это мгновение обе подруги оказались перед страшным выбором. Ане были даны секунды на принятие решения – закричать и позвать на помощь, или молча уйти под воду. Мария должна была выбрать между искренним желанием кинуться спасать подругу или продолжать плыть, чтобы выполнить боевое задание. И выбор каждой из них – уже подвиг. Холодные волны Свири сомкнулись над Аней навсегда.
Марийка не смогла её спасти, о чем она с болью поведала своим родным, когда была в отпуске. Выйдя на берег, Мария услышала финскую речь. Из воспоминаний Сергеевой Александры Владимировны, родной сестры Марийки, можно узнать поразительный факт: разведчица снова переплыла реку, чтобы пройти берегом ниже по течению и вновь вернуться. По тылам противника девушка прошла пешком более 20 километров, добираясь до линии фронта. Шла по лесу, по болотам пять суток, питаясь только ягодами. Днем пряталась и отдыхала в стогах сена, шла только ночью. Искусанная комарами, поцарапанная ветками, обессиленная, впадая от голода и усталости в забытьё. На шестой день Марийка в обмороке упала в ров, там её и нашли наши разведчики. Придя в себя, она велела отвезти её в штаб. Бойцы укутали девушку в шинель и доставили в штаб, где она доложила о гибели Анны и передала важные сведения. За выполнение этого боевого задания Мария была представлена к награждению орденом Красной Звезды.