В ряды Рабоче-крестьянской Красной Армии был призван Черноярским районным военкоматом Сталинградской области 22 августа 1941 года. Окончил школу младших командиров. В боях с немецко-фашистскими захватчиками младший сержант с 10 июля 1942 года в должности командира сапёрного отделения 326-го армейского инженерного батальона 62-й армии, которая 12 июля 1942 года вошла в состав Сталинградского фронта. Участник Сталинградской битвы. В ходе сражения за Сталинград Иван Степанович работал на паромных переправах через Волгу, обеспечивая снабжение подразделений армии пополнением, боеприпасами, продуктами питания и эвакуировал раненых. После завершения Сталинградской битвы в марте-апреле 1943 года инженерные соединения 62-й армии участвовали в строительстве оборонительных сооружений на левом берегу реки Оскол. 5 мая 1943 года за массовый героизм воинов в Сталинградской битве 62-я армия была переименована в 8-ю гвардейскую армию. В июле 1943 года на Юго-Западном фронте гвардии сержант И. С. Попов обеспечивал форсирование частями армии реки Северский Донец в ходе Изюм-Барвенковской операции.