26 июня 1941 года подполковник Поляков назначен на должность начальника разведывательного отдела штаба 21-й армии, которая вскоре вела оборонительные наступательные боевые дейсткия на западном направлении в составе Западного, Центрального и Брянского фронтов, а также в ходе Смоленского сражения, во время которого 7 августа Поляков под городом Дорогобуж был контужен. С сентября 21-я армия принимала участие в оборонительных боевых действиях под Киевом, во время которых в районе города Пирятин и южнее города Сумы попала в окружение. 2 октября Поляков в составе группы Военного совета армии вышел из окружения в районе Ахтырки.