12 января 1942 года Клавдия Ивановна добровольцем пошла на фронт, была распределена в Ереванскую 89 стрелковую дивизию, которой в 1943 году за успешные боевые действия на Таманском полуострове было присвоено почетное звание «Таманская».

Боевой путь Клавдии Ивановны проходил через Ессентуки, Темрюк. Осенью 1943г дивизия, в которой она воевала, ведет ожесточенные бои на Таманском полуострове, а в декабре этого же года уже воюет на Крымском полуострове – в Керчи.

Клавдия Ивановна вспоминала: "В одном из боев, когда я ползла за раненым бойцом нас начал утюжить немецкий танк, я успела спрятаться в воронку. Танкисты прекрасно видели, что перед ними была девчонка с красным крестом на сумке, но все равно продолжали давить и крутиться на танке по этой воронке. Мои сослуживцы видели, как меня утюжил танк и уже не надеялись увидеть живой. Командир не выдержал и отдал приказ о контратаке, чтобы отбить этот кусочек земли и похоронить меня по-человечески, с солдатскими почестями. Когда раскопали воронку, я оказалась живой, но была без сознания, меня, чудом уцелевшую, срочно отправили в медсанбат".

Через некоторое время - снова фронт. Была тяжело ранена в в левое плечо. Следствие этого ранения – огромный рваный шрам, до конца своей жизни она никогда уже не смогла носить платья без рукавов. Оправившись после ранения, она догнала свою дивизию уже в Берлине, расписалась на стене Рейхстага и вернулась домой.

Следует отметить доброту и невероятную готовность к самопожертвованию Клавдии Ивановны. Свой спирт и махорку, которые выдавались всем бойцам, она меняла на тушенку, сгущенку, мыло и отправляла посылками в Тихорецк своему младшему брату. Потом он сказал ей: «Своими посылками ты спасла мне жизнь».

За Тамань, за Крым и за многие бои Клавдия Антоненко была награждена орденами Красной Звезды; Славы III степени; медалями «За отвагу»; «За оборону Кавказа», «За боевые заслуги». Медаль «За оборону Кавказа» ей вручал 23 августа 1945 году Михаил Иванович Калинин в Кремле.