В 1931 году добровольно пошёл на службу в Рабоче-крестьянскую Красную Армию через Каменский райвоенкомат Свердловской области. Первоначально хотел пойти в авиацию, однако не был взят по причине низкого роста. В 1934 году Ватагин окончил Закавказскую военно-подготовительную школу РККА (с 1939 года называлась Бакинская пехотная школа комсостава РККА имени Орджоникидзе). Служил в Белорусском военном округе командиром взвода 106-го мотострелкового полка 29-й Вятской им. Финляндского пролетариата моторизованной дивизии. Принимал участие в Польском походе РККА в Западную Белоруссию.