За час проходження військової служби головний сержант Лілія Павленко зарекомендувала себе виключно позитивно. Була віддана народу України, вірна Конституційному обов’язку, справі охорони державного кордону.

З 19 вересня 2017 року проходила військову службу за контрактом в Державній прикордонній службі України. 

Головний сержант Лілія Павленко з перших днів повномасштабного вторгнення російської федерації на територію України виконувала службово-бойові завдання з охорони та оборони українсько-білоруського державного кордону, перебуваючи на посаді інспектора прикордонної служби 1 категорії 3 групи інспекторів прикордонного контролю відділення інспекторів прикордонної служби відділу прикордонної служби «Овруч» 9 прикордонного загону Державної прикордонної служби України. Брала безпосередню участь у здійсненні та забезпеченні здійснення заходів, необхідних для забезпечення оборони України, захисту безпеки населення та інтересів держави у зв'язку зі збройною агресією проти України, у заходах по інженерно-фортифікаційному облаштуванню та зведенню оборонних споруд військового містечка відділу прикордонної служби, військових об’єктів та оборонних позицій на ділянці відповідальності підрозділу, а також несенні служби по здійсненню охорони та оборони військових об’єктів підрозділу, допомагала у заходах із забезпечення та доставки гарячого харчування прикордонним нарядам, які залучалися та брали участь у заходах із забезпечення правопорядку на державному кордоні.

Доказом мужності та відданості справі охорони державного кордону були її дії 24 жовтня 2025 року під час виконання наказу на охорону та оборону державного кордону України. Так, головний сержант Лілія Павленко, у складі прикордонного наряду «Прикордонний патруль» здійснювала супровід дизель-потягу, який слідував сполученням «Коростень-Бережесть».

Об 11 годині 08 хвилин під час перевірки дизель-потягу «Коростень-Бережесть» прикордонним нарядом було виявлено особу без військово-облікових документів. Прикордонним нарядом «Прикордонний патруль», до складу якого входила головний сержант Лілія Павленко, було прийнято рішення про затримання даного громадянина. Головний сержант Лілія Павленко проявляючи особисту мужність і відвагу, ризикуючи власним життям здійснила затримання невідомої особи. Під час затримання порушник спробував здійснити втечу підірвавши невідомий вибуховий пристрій. Внаслідок вибуху головний сержант Лілія Павленко отримала поранення несумісні з життям та загинула на місці.

За особисту мужність і самовіддані дії, виявлені у захисті державного суверенітету та територіальної цілісності України, вірність військовій присязі, головний сержант Павленко Лілія Валеріївна нагороджений орденом «За мужність» ІІІ ступеня (посмертно).