Po wybuchu powstania warszawskiego na własną prośbę przeszła do służby sanitarnej Zgrupowania „Radosław”. To ona 11 sierpnia 1944 roku wyniosła z pola walki ciężko rannego dowódcę zgrupowania, ppłk. Jana Mazurkiewicza. Podczas obrony Starego Miasta kierowała najpierw punktem sanitarnym przy ul. Krzywe Koło 4, a później szpitalem przy ul. Miodowej 23. Na krótko przed ewakuacją dzielnicy szef sanitariatu Grupy „Północ”, płk Stefan Tarnawski ps. „Tarło”, mianował ją komendantem zgrupowania szpitali (30 lub 31 sierpnia). Po wycofaniu się oddziałów AK ze Starówki dobrowolnie pozostała z rannymi. 2 września dzielnicę zajęły oddziały niemieckie, które przystąpiły do masakry powstańczych szpitali i punktów sanitarnych. Szpital przy ul. Miodowej ocalał jako jeden z nielicznych, gdyż w obronie przebywających tam Polaków wystąpili leczeni w szpitalu jeńcy niemieccy. W rezultacie dr Maternowska wraz z większością pacjentów i członków personelu została zabrana do Szpitala Wolskiego przy ul. Płockiej 26.