1922 trat Potjomkin in den diplomatischen Dienst ein. Er war 1929–1932 Botschafter in Griechenland, 1932–1934 in Italien und 1934–1937 in Frankreich. 1937–1940 war er Erster Stellvertretender Außenkommissar unter Litwinow. Als solcher händigte er dem polnischen Botschafter in Moskau die Note aus, welche das Auftauchen der Roten Armee auf polnischem Territorium mit der Bemerkung rechtfertigte, dass „der polnische Staat und seine Regierung aufgehört haben zu existieren“. 1939 wurde er Mitglied des Zentralkomitees. 1940 bis 1943 war er Volkskommissar für Erziehung der RSFSR. Während des "Großen Vaterländischen Krieges" im Zweiten Weltkrieg dozierte er nebenberuflich bei der politischen Hauptverwaltung der Roten Armee. Potjomkin war 1943 Mitglied der Burdenko-Kommission, die die sowjetische Täterschaft beim Massaker von Katyn vertuschen sollte.