Jejím působištěm se počátkem června roku 1941 stala vesnice Zuj poblíž stanice Obol v běloruské oblasti Vitebsk, kam odjela na prázdniny k babičce. V roce 1942, když jí bylo 16 let, se stala členkou podzemní organizace „Mladí mstitelé“ vedené E. S. Zenkovou, později vyznamenanou titulem Hrdina Sovětského svazu. Zinaida se podílela na roznášení sovětských propagačních letáků mezi obyvatelstvem, shromažďování a ukrývání zbraní pro sovětské vojáky a podávala zprávy o rozmístění a pohybu okupačních vojsk. Od starších členů organizace se naučila používat zbraně a výbušniny a účastnila se sabotážních akcí, např. poškození pump v místní elektrárně a cihelně.
Kromě toho ale měla Zinaida Portnova i své „civilní“ zaměstnání. V roce 1943 pracovala v Obolu jako pomocná síla v kuchyni střediska, kde se stravovali účastníci kurzů pro německé důstojníky. V srpnu tohoto roku se jí v jídelně podařilo otrávit polévku, po jejímž požití zemřelo více než sto německých důstojníků. Okamžitě na ni padlo podezření a Zinaida, aby dokázala, že je nevinná a že polévka je v pořádku, před Němci talíř polévky sama snědla. Protože jed účinkoval až s určitým zpožděním a Zinaida se nezhroutila na místě. Němci ji propustili.
Jak došla domů k babičce, si Zina nepamatovala. Po požití jedu dostala křeče a zvracela, ale díky babiččiným bylinným odvarům a syrovátce otravě nepodlehla. Do práce ale nějaký čas chodit nemohla, Němcům vše došlo a začali po ní pátrat. Ve vesnici Zina zůstat nemohla a stala se členkou partyzánské skupiny pojmenované po maršálovi Sovětského svazu Vorošilovi. V dopise zaslaném rodičům napsala, že společně s partyzány nacisty porazí. V říjnu 1943 byla přijata do místní organizace Komsomolu, komunistického svazu mládeže.
V prosinci roku 1943 nebo v lednu 1944 byla vyslána zpět do Obolu, aby zjistila příčinu nedávného nesplnění úkolu zadaného „Mladým mstitelům“ a aby kontaktovala zbylé členy. Byla však zajata. Pokusila se o útěk, když se během výslechu se zmocnila pistole Němce, který ji vyslýchal, a zastřelila ho a potom ještě další dva německé vojáky, kteří vpadli do místnosti. Dál se informace o jejím osudu liší. Buď byla zadržena ještě v budově anebo až venku v lese u řeky a brutálně vyslýchána. Na následky mučení zemřela anebo byla v blízkém lese zastřelena 15. ledna 1944. 1. července 1958 výnosem předsednictva Nejvyššího sovětu byla posmrtně vyznamenaná řádem Hrdiny Sovětského svazu a Leninovým řádem.
