И всё это время опасную и кочевую жизнь с Че делила Таня, которая жила и сражалась с ним бок о бок. Позже оставшиеся в живых соратники Че вспоминали, что никогда он не был так счастлив, полон надежд на будущее. Таня буквально стала тенью товарища Че.
В то время как Че добивался определённого успеха, организовывая студенческие волнения и акции неповиновения властям, нападая на армейские посты и уничтожая склады боеприпасов, в руководстве КГБ всё более росла озабоченность ситуацией. Их пугало то, что Че, исповедовавший кастровскую разновидность марксизма, расходящуюся по ряду принципиальных вопросов с советской внешней политикой, приведёт Боливию под контроль Кастро. Этот процесс мог перекинуться и на другие страны Латинской Америки, созревшие для революции по методу Гевары. Москва могла потерять важнейшую сферу своего влияния. В руководстве КГБ было принято решение расправиться с Че при помощи законной боливийской власти. Ореол очередного мученика устраивал Москву больше, нежели живой непредсказуемый герой. Таня получила приказ предать человека, которого любила и делу которого со всей искренностью романтика-революционера отдала несколько лет жизни.
В начале марта 1967 года Таня пробралась через джунгли к одному из наиболее важных и секретных лагерей Че. Она вела с собой двух важных эмиссаров от Фиделя Кастро — французского писателя Режи Дебре и аргентинского офицера связи. Прибыв на плацдарм они выяснили, что несколькими неделями ранее Че с небольшой группой бойцов отправился в разведывательный рейд. Таня прождала Че до 21 марта. Это был последний день для её исчезновения из лагеря перед запланированным налётом на него правительственных войск. Места расположения всех важнейших опорных пунктов партизан, а также агентурная сеть кубинцев была заблаговременно выдана Таней правительственной разведке. В условленный срок подпольные арсеналы и полевые склады были захвачены, базы повстанцев атакованы в самых уязвимых точках. Боевой дух партизан был сломлен. Самого Че захватили 8 октября, раненного, и вскоре хладнокровно добили.
О Тане сообщалось, что вскоре после своего мартовского визита в лагерь она попала в засаду и погибла в ходе перестрелки. Позже западными спецслужбами было установлено, что «партизанка Таня», посмертно прославленная пропагандой Кубы, смогла нелегально покинуть Боливию и добраться до Москвы. Это был один из редчайших случаев, когда «ласточка» вернулась в родное гнездо и её приняли.
В конце лета 1997 года в джунглях было обнаружено место предполагаемого захоронения товарища Че. Его останки были переправлены на родину и погребены с соответствующими почестями.