С июля 1941 года в действующей армии. В 1942 году окончила Энгельсскую военную авиационную школу. Воевала на Южном, Донском, Северо-Кавказском, Западном, 3-м Белорусском, 1-м Прибалтийском фронтах. С 1943 года член ВКП(б)/КПСС.
Гвардии капитан, заместитель командира эскадрильи 125-го гвардейского бомбардировочного авиационного Борисовского орденов Суворова и Кутузова полка имени Героя Советского Союза Марины Расковой (4-я гвардейская бомбардировочная авиационная дивизия, 1-й гвардейский бомбардировочный авиационный корпус, 3-я воздушная армия, 1-й Прибалтийский фронт). Во время Белорусской наступательной операции участвовала в боях за Витебск, Оршу и Борисов. 26 июня 1944 года метким бомбовым ударом разрушила железнодорожное полотно на станции Орша, взорвала эшелон с боеприпасами. 28 июня 1944 года бомбовыми ударами по скоплению противника в деревне Зембин помогла советским войскам форсировать Березину и освободить город Борисов.
Выполнила 72 боевых вылета на самолёте Пе-2, сбросила 45 000 килограммов бомб. В 6-ти воздушных боях экипаж Марии Долиной сбил 3 истребителя противника (в группе).
18 августа 1945 года за мужество и воинскую доблесть, проявленные в боях с врагами, ей было присвоено звание Героя Советского Союза.
Р.S. Американские экипажи бомбардировщиков после 25 боевых вылетов убывали в тыл и больше , как правило. в боевых действиях не учавствовали