У листопаді 1941 року призваний до лав Червоної Армії. У 1942 році закінчив Орловське військове піхотне училище. У боях радянсько-німецької війни з липня 1942 року. Перший бій М. О. Пупкова трапився під Харковом, там же спіткало його і перше поранення. Потім стрілецьку дивізію, в якій він служив, закинули в Сталінград. У жовтні — нове поранення. Після лікування — знову в дію. У 1943 році закінчив курси «Постріл». Коли при форсуванні Дніпра загинув командир роти, М. О. Пупков прийняв командування ротою на себе. З нею брав участь у Корсунь-Шевченківської операції, а незабаром в званні лейтенанта був призначений командиром батальйону. З цим батальйоном дійшов до кінця війни.