В ночь с 3 на 4 июня 1927 года её группа, в составе Ю. С. Петерса (настоящая фамилия Вознесенский) и А. О. Опперпута, совершила неудачный поджог общежития чекистов на Малой Лубянке, дом 3/6. Попытка закончилась провалом — террористы были обнаружены охраной ранее, чем всё было подготовлено к диверсии. Привести в действие фугас не удалось, взорваться успела только одна мелинитовая шашка, что вызвало пожар, который был легко потушен. Террористы, разделившись (Захарченко-Шульц шла с Петерсом, Опперпут уходил отдельно), попытались уйти за границу через западную границу, но ОГПУ уже подняло тревогу. Для прочёсывания лесов вдоль границы и в прилегающих к ней районах были подняты по тревоге части НКВД, Красной армии и мобилизовано гражданское население. Были перекрыты все дороги и организованы облавы. Захарченко-Шульц и Петерс были настигнуты у железнодорожной станции Дретунь, Московско-Белорусско-Балтийской железной дороги, на перегоне Невель — Полоцк, в Полоцком уезде Витебской губернии, в 25-ти километрах от Полоцка. Вблизи станции Дретунь, в хвойном лесу располагалось село Ситно, где были полигоны и военные лагеря Красной армии. Погибла 23 июня (по другим данным 18 июня[5]) 1927 года в перестрелке с сотрудниками ОГПУ у станции Дретунь. Как сообщал один из очевидцев смерти Захарченко-Шульц, красноармеец, присутствовавший в тот момент на стрельбище:
«На противоположной опушке леса, в интервале между мишенями, стоят рядом мужчина и женщина, в руках у них по револьверу. Они поднимают револьверы кверху. Женщина обращается к нам, кричит: — За Россию! — и стреляет себе в висок. Мужчина тоже стреляет, но в рот. Оба падают.
…Ещё раз увидел я эту героиню часа через два. В скромном сером платье она лежала прямо на земле у штаба нашего полка. Ниже среднего роста. Средних лет. Шатенка. Мертвенно бледное лицо, заострившийся нос, закрытые глаза. Едва заметное дыхание. В бессознательном состоянии»
