Теперь Мария Павловна была совершенно свободна и предоставлена самой себе. Она поступила в школу живописи в Париже, вероятно, не подозревая, как скоро ей пригодятся её художественные таланты. Когда же началась Первая мировая война, она, не раздумывая, вернулась на Родину, закончила курсы сестёр милосердия и поступила в сестринскую общину Святой Евгении. На это служение её благословила Великая княгиня Елизавета Фёдоровна. Мария Павловна сначала работала на фронте в Восточной Пруссии, а потом два с половиной года самоотверженно помогала раненым в госпитале в Пскове. Научилась делать простые операции: ампутировать пальцы и извлекать пули и осколки снарядов. Врачи, сёстры и больные искренне любили её. Во время отступления русской армии из Восточной Пруссии Мария Павловна под бомбовыми ударами вражеских аэропланов помогала перевозить раненых к железнодорожной станции, за что впоследствии была награждена Георгиевской медалью.

   2 марта 1917 года в Пскове отрёкся от престола Николай II. Мария Павловна хотела увидеться с ним, но её не пустили. На следующий день она пошла в кафедральный собор города, и кто-то сунул ей в руку красный бант. Начиналась новая жизнь.

   Мария Павловна решила вернуться в Петроград. Приехав в Царское Село, где жил её отец, она узнала об аресте сводного брата Владимира Палея и безуспешно пыталась освободить его, дойдя до «самого» Керенского. Время было смутное и тревожное, но для неё оно оказалось счастливым: Мария Павловна познакомилась с сыном дворцового коменданта в Царском – князем Сергеем Путятиным, и в сентябре они обвенчались. Новобрачные отправились в Москву, где Мария Павловна надеялась отыскать свои драгоценности, но попали в самый разгар уличных боёв: большевики устанавливали в городе советскую власть. Несколько часов княгиня с мужем кружили по улицам Москвы, спасаясь от стрельбы, и чудом остались живы. Мария Павловна тогда уже ждала ребёнка. Жизнь в Москве оказалась не легче петроградской, они с большим трудом добывали элементарное пропитание, а однажды получили посылку с продуктами от шведского королевского двора. Мария Павловна до конца своих дней помнила содержимое этого бесценного по тем временам дара.

   После рождения сына Романа, оставленного на попечение родителей мужа, они с Сергеем двинулись на юг. Будучи княгиней Путятиной, а не Великой княжной, ей удалось избежать ареста, и после долгих мытарств они пересекли линию фронта, недолго пробыли в Киеве, а потом на поезде уехали в Румынию. На станции Бендеры они попрощались с сопровождавшими их шестью солдатами. Россию им больше увидеть было не суждено.