全面抗战爆发后，谢冰莹来到长沙，号召妇女到前线为伤兵服务，通过报纸和文化界积极宣传。当《长沙报》上发表谢冰莹组织“湖南妇女战地服务团”的消息之后，引起了强烈的社会反响，很快就得到了不少知名的爱国人士和人民群众的热烈赞助和支持，4天内便成立了湖南妇女战地服务团。谢冰莹又筹措了一些资金，置办了军服军被等必需品。
因为财力有限，服务团人员不宜太多，谢冰莹任团长，并严格挑选了16名爱国女青年参加。
9月14日，战地服务团团员“身着灰军装，腰系武装带，腿上裹着绑腿”，高唱着《义勇军进行曲》穿行在长沙的大街小巷，团长谢冰莹高举迎风招展的团旗走在队伍最前面。
战地服务团在火车站举行了北上抗日宣誓典礼，长沙各界赠送给她们两面红绸锦旗，上书“为民族生存而战”及“有敌无我，有我无敌”等字样。谢冰莹等17位女性个个慷慨激昂，发出了“不灭倭寇，誓不生还”的誓言。谢冰莹告诉前来采访的记者们：“这是一个国民应尽的义务，又有什么令人钦佩的呢?不过假使我们战死了，希望你们能够继续来。”
在战场上，谢冰莹始终抱着“救一伤兵，就是杀一敌人”的信念。她们为“受伤的战士洗伤口、敷药、绷扎、倒开水、喂饭，用温柔的语言安慰他们，用激昂慷慨的话鼓励他们，为他们写家书，寻找旧衣服给他们御寒，送书报给他们看，讲述时事给他们听”。有时候“受伤战士们伤口里流出来的鲜血，往往连她们整件的工作衣上都沾满了。”服务团成员“就这样不分昼夜地，一天24小时，在血泊里”工作、战斗、生活。
野战医院离战场很近，日本飞机轮番轰炸医院，谢冰莹多次经历炮弹轰炸，险象环生。一次轰炸过后，谢冰莹不顾危险，协助伤兵捉住了3名为日本飞机导航的汉奸。谢冰莹还担任了多家报纸的特约记者，每天都要写几篇战地通讯，将战场的所见所闻及时报道给读者。
野战医院缺医少药十分严重，谢冰莹抽身到上海组织募捐，在何香凝、胡愈之、郭沫若、范长江等知名人士的大力协助下，很快募集到一卡车医药器材用品。谢冰莹还陪同田汉、柳亚子等同访前线，采访战场事迹，并邀请武汉黄埔军校时期的同学、上海劳动妇女战地服务团团长胡兰畦前来交流经验和现场指导。
湖南妇女战地服务团的爱国行动获得了各界的高度赞扬。何香凝为她们作了一首诗，很具代表意义：
征衣穿上到军中，巾帼英雄武士风。锦绣江山遭惨祸，深闺娘子要从军。
