Осенью 1632 года Баим Болтин участвовал в русско-польской войне (1632—1634 гг.). Еще в августе царь Михаил Фёдорович назначил Баима Болтина вторым воеводой в Севск. Воеводы Фёдор Кириллович Плещеев и Баим Фёдорович Болтин были отправлены в Севск, где должны были собирать «прибылой» (резервный) полк для нападения на приграничные польско-литовские владения. Вскоре первый севский воевода Фёдор Плещеев скончался, его заменил Иван Еропкин. В ноябре 1632 году по царскому указу воеводы Баим Болтин и Иван Еропкин с резервным полком выступили из Севска в поход на Чернигово-Северскую землю, принадлежавшую Речи Посполитой. В декабре того же 1632 года русские отряды осадили и взяли штурмом Новгород-Северский, прислав в Москву капитана Куницкого с пленными шляхтичами (200 чел.). Воевода Баим Фёдорович Болтин был награждён собольею шубою на золотой парче, кубком да придачею к окладу поместному и денежному. В феврале 1633 года Баим Болтин был назначен царским указом первым воеводой в Новгород-Северском. В том же 1633 году был пожалован в царские стольники.