Teruggekeerd naar de Sovjet-Unie in december 1937, Batov geleidelijk bevel van de 10e Rifle Corps en 3e Rifle Corps, de laatste waarvan hij leidde in de Sovjet-bezetting van Oost-Polen in september 1939. Het korps werd later overgeplaatst naar het Finse front en vocht in de tweede fase (februari <unk> maart 1940) van de Russisch-Finse Oorlog.
in de Karelische sector onder het 13de leger. Voor zijn diensten in Finland werd Batov bekroond met een tweede Orde van Lenin, gepromoveerd tot divisiecommandant ("Komdiv") en in juni tot luitenant-generaal. Hij werd vervolgens benoemd tot adjunct-commandant van het Transkaukasische militaire district. Het uitbreken van de oorlog met Duitsland zou hem diep in het zuiden van de USSR vinden.