Baltian rintaman, josta tehtiin myöhemmin 2. Baltian rintama, komentajana Popov toimi lokakuusta 1943 huhtikuuhun 1944. Popov johti 2. rintamaa Riian offensiivissa, mutta hänen etenemisensä oli hidasta, sillä Ferdinand Schörnerin rakentama puolustus vaimensi hyökkäyksen tehokkaasti. Myöhemmin hän osallistui Leningradin vapauttamiseen tammikuussa 1945, jolloin hän palasi Leningradin rintaman esikuntapäälliköksi. Hänet siirrettiin jälleen vuoden 1945 puolella 2. Baltian rintaman komentajaksi ja sieltä puolestaan takaisin Leningradin rintaman esikuntaan.