В ходе Великой Отечественной войны Зеленко совершила 40 вылетов, 12 из них – боевых. При возвращении из разведки войск противника Су-2 Екатерины Зеленко был атакован группой вражеских истребителей. В неравном бою самолёт Зеленко был подбит и взорвался на земле вместе с лётчицей.
За мужество и героизм Екатерина Зеленко была удостоена звания Героя Советского Союза посмертно.
