Tuto pozici udržel do 28. června 1942. Poté byl přesunut do Stalingradské oblasti. Byl zástupcem velitele Stalingradského frontu (Jeremenka, 13. října – 26. prosince), přičemž krátce (8. – 28. prosince) velel 5. úderné armádě. 26. prosince byla tato armáda převelena na Jihozápadní front vedený Vatutinem a Popov do ledna 1943 vykonával funkci jeho zástupce. Od ledna 1943 Popov nejprve velel mechanizované skupině frontu, která téměř dosáhla Dněpru, ale v únoru utrpěla těžkou porážku.