В 1937 году по путевке ЦК ВЛКСМ была направлена на работу в органы НКВД.
В 1937–1940 годах — оперуполномоченная 1-го отделения, заместитель начальника 2-го отделения 2-го отдела Главного транспортного управления НКВД СССР.
Член ВКП (б) с марта 1940 года.
Воинское звание — лейтенант госбезопасности».
Правда, на первых порах Елена Дмитриевна категорически отказывалась от служебной командировки, ссылаясь на семейные обстоятельства. Не прельщал ее и «семейный союз» с малознакомым человеком. По характеру молодая разведчица была человеком упорным, иногда даже резковатым. Как вспоминал значительно позже в своих мемуарах генерал-лейтенант в отставке Виталий Павлов, лично знавший Елену Дмитриевну по работе во внешней разведке накануне войны, она могла открыто высказать свое мнение, не считаясь с заслугами и чинами других сотрудников отделения. Вероятно, решительность и принципиальность молодой разведчицы и сыграли свою роль в подборе ее кандидатом для направления в оккупированную Польшу.
Вскоре руководству разведки удалось преодолеть сомнения «Марьи», убедить ее в важности для страны поручаемой ей работы, и уже 15 декабря 1940 года «Иван» встречал ее с букетом цветов на платформе варшавского вокзала. Забегая вперед, отметим, что этот «брак по обстоятельствам» на самом деле оказался счастливым. Совместная работа и подстерегавшие разведчиков ежедневные опасности сблизили их, и вскоре «Иван» с «Марьей» попросили Центр официально оформить их отношения в качестве супружеской пары.
Напутствуя разведчицу, Павел Фитин подчеркивал, что ее поведение в Польше должно бьпь естественным и не вызывать сомнений у окружающих в прочности семейных уз четы Васильевых. Он особо отметил, что несмотря на жестокое обращение немцев с местным населением, она должна не показывать своих истинных чувств, проявлять к ним внешнее расположение. Одновременно по отношению к полякам и украинцам вести себя лояльно. «Марье» было рекомендовано чаще бывать с «Иваном» в общественных местах, завязывать знакомства в интересующих разведку кругах, все замечать и запоминать. После двух-трех месяцев ей разрешалось выехать в отпуск под предлогом свидания с родителями.
На самом же деле разведчице предстояло обсудить в Центре возможность восстановления связи с законсервированными источниками информации варшавской резидентуры НКВД. Особое внимание в отработанном для нее задании Центра уделялось получению достоверной информации о военных приготовлениях Германии к нападению на Советский Союз.
