Poté byl (v dubnu 1943) jmenován velitelem Rezervního frontu, resp. Stepního vojenského okruhu. Začátkem června si vyměnil místo s generálem Rejterem velícím Brjanskému frontu, v čele frontu Popov stál od 5. června od 10. října 1943, účastnil se s ním bitvy v Kurském oblouku. Jeho front zde byl velmi úspěšný a dokázal v srpnu dobýt Orel a Brjansk. Popov byl povýšen na armádního generála (26. srpna 1943). Po bitvě u Kursku byl poslán na sever, aby velel 2. pobaltskému frontu (20. října 1943 – 23. dubna 1944). Pak byl degradován na generálplukovníka (20. dubna 1944) kvůli neúspěšným akcím v pobaltské oblasti. Do konce války byl náčelníkem štábu Leningradského frontu.