A principios de 1940, participó en la guerra soviético-finlandesa para ganar experiencia de combate en el uso operátivo de tanques. Fue enviado oficialmente al frente como comandante del grupo de reserva del Frente Noroeste, pero a petición suya combatió como comandante de un batallón de tanques de la 35ª brigada de tanques ligeros del 7.º Ejército. Participó en batallas durante el avance contra la Línea Mannerheim, así como cerca de Víborg. Pronto Rotmistrov fue nombrado Jefe del Estado Mayor de esa brigada. Por su valentía y destreza, durante los combates, recibió la Orden de la Estrella Roja.