В 1941 году, когда началась Великая Отечественная война, Макарова пошла добровольцем на фронт, где работала буфетчицей и санитаркой[3]. Осенью того же года она была в числе немногих, кто выжил в Вяземской операции, и после разгрома своей части несколько дней скрывалась в лесу, но в конечном итоге была арестована немцами. Через некоторое время она и солдат Николай Федчук, улучив момент, сбежали из плена. Несколько месяцев они скитались вдвоём по округе, пытаясь выбраться из немецкого окружения. Впоследствии на допросе Макарова сказала, что была слишком напугана и поэтому сама пошла с Федчуком, предложив ему себя в качестве так называемой «походной жены»[6].

В январе 1942 года пара добралась до села Красный Колодец, где у Федчука жили жена и дети, и он, несмотря на просьбы Макаровой, расстался с попутчицей[1]. Предполагается, что либо отказ Федчука от продолжения отношений, либо душевный упадок сил и психологические травмы, полученные Макаровой от пережитого в «Вяземском котле», привели к тому, что девушка могла тронуться рассудком. В Красном Колодце ей сначала помогали местные женщины, но вскоре к ней стали относиться негативно из-за её беспорядочной интимной жизни, и ей пришлось покинуть село[1][7]. Макарова ещё какое-то время скиталась по деревням и сёлам, нигде не задерживаясь надолго, и в конечном итоге оказалась на территории новообразовавшейся Локотской республики в селе Локоть, где недолгое время жила у одной женщины. Поскольку ей нечем было платить этой женщине за проживание, Макарова вскоре собиралась примкнуть к местным партизанам, но обратила внимание на то, в каких хороших условиях жили русские коллаборационисты, и решила идти на службу к немцам. Здесь она какое-то время занималась проституцией[1].

Впоследствии, давая показания, Макарова заявила, что просто хотела выжить после долгих скитаний, из-за чего, когда немцы стали её расспрашивать, стала ругать советскую власть. На свои страхи она списала и то, почему добровольно поступила на службу в локотскую вспомогательную полицию. Обер-бургомистр Бронислав Каминский выдал ей пулемёт Максима для исполнения расстрелов, к которым были приговорены советские партизаны и члены их семей. По словам Макаровой, немцам не хотелось самим принимать участие в казнях, и они были рады поручить ей исполнение смертных приговоров. За согласие участвовать в расстрелах немцы поселили Макарову в комнате на местном конезаводе, где она хранила и пулемёт. Одной из свидетелей этого была женщина из Красного Колодца, у которой Макарова однажды переночевала. Она пришла к бывшей постоялице за помощью и увидела пулемёт и одежду расстрелянных. Ей Макарова рассказала о расстрелах и использовании вещей убитых. Женщина в испуге убежала[5][7].

На самой первой казни Макарова хоть и держалась стойко, но никак не могла выстрелить, из-за чего немцы напоили её алкоголем[5]. При следующих расстрелах алкоголь ей уже не был нужен. На допросе следователей Макарова своё отношение к расстрелу объяснила так[3][5]:

Я не знала тех, кого расстреливаю. Они меня не знали. Поэтому стыдно мне перед ними не было. Бывало, выстрелишь, подойдешь ближе, а кое-кто ещё дёргается. Тогда снова стреляла в голову, чтобы человек не мучился. Иногда у нескольких заключённых на груди был подвешен кусок фанеры с надписью «партизан». Некоторые перед смертью что-то пели. После казней я чистила пулемёт в караульном помещении или во дворе. Патронов было в достатке… Все приговоренные к смерти были для меня одинаковые. Менялось только их количество. Обычно мне приказывали расстрелять группу из 27 человек — столько партизан вмещала в себя камера. Я расстреливала примерно в 500 метрах от тюрьмы у какой-то ямы. Арестованных ставили цепочкой лицом к яме. На место расстрела кто-то из мужчин выкатывал мой пулемет. По команде начальства я становилась на колени и стреляла по людям до тех пор, пока замертво не падали все…

Также она сказала, что её никогда не мучили угрызения совести, так как сами казни воспринимались ею не как нечто необычное, а лишь как издержки военного времени. Тем не менее на допросах позже она вспомнила обстоятельства одной из казней, где приговорённый к расстрелу парень перед смертью крикнул ей: «Больше не увидимся; прощай, сестра!»[3] Осуждённых на казнь к ней отправляли группами примерно по 27 человек. Бывали дни, когда она исполняла смертные приговоры по три раза в день. По официальным данным, она расстреляла около 1500 человек, но лишь у 168 человек удалось восстановить паспортные данные. В основном это были советские партизаны, члены их семей и мирное население — женщины, старики и дети. За каждый расстрел Макарова получала по 30 рейхсмарок, впоследствии эту сумму часто сравнивали с 30 сребрениками[5]. После исполнения приговоров Макарова снимала с трупов понравившуюся ей одежду, мотивируя это так: «А что? Пропадать хорошим вещам?»[3] Она жаловалась, что на одежде убитых остаются большие пятна крови и дыры от пуль. Очевидцы вспоминали, что по ночам Макарова часто приходила в местный конезавод, где немцы устроили тюрьму для приговорённых к смерти, и пристально рассматривала заключённых, будто заранее присматривая себе их вещи. Одна из свидетельниц рассказала, что при большом скоплении людей карательница выходила и помахивала плёткой[6]. По округу пошли слухи о палаче по прозвищу Тонька-пулемётчица, и некоторые партизаны даже объявили на неё охоту[1].

Макарова часто бывала в местном музыкальном клубе, где в больших количествах употребляла спиртное и наряду с несколькими другими местными девушками вступала в интимную связь с полицаями и немецкими солдатами, часто за деньги. С девушками дружеских отношений не поддерживала[7]. Такая разгульная жизнь привела к тому, что летом 1943 года Макарова была откомандирована в немецкий тыловой госпиталь на лечение от сифилиса, из-за чего избежала захвата партизанами и Красной армией, освободившими Локоть 5 сентября. В тылу Макарова завела роман с немецким поваром-ефрейтором, который тайно вывез её в своём обозе на Украину, а оттуда — в Польшу. Там ефрейтор был убит, а Макарову немцы отправили в концлагерь в Кёнигсберге[6]. Когда в 1945 году Красная армия захватила город, Макарова выдала себя за советскую медсестру благодаря украденному военному билету, в котором указала, что с 1941 по 1944 год работала в 422-м санитарном батальоне, и устроилась работать медсестрой в советский передвижной госпиталь. Здесь же она познакомилась с раненным в ходе штурма города молодым сержантом Виктором Гинзбургом. Уже через несколько дней они поженились, Антонина взяла фамилию мужа[5].