Vrátením sa do Sovietskeho zväzu v decembri 1937, Batov postupne velil 10. strelný zbor a 3. strelný zbor, z ktorých posledný viedol sovietsku okupáciu východného Poľska v septembri 1939. Korpus sa neskôr presunul na fínsky front a bojoval v druhej fáze (február - marec 1940) rusko-fínskej vojny.
v Karelskom sektore pod 13. armádou. Za služby vo Fínsku bol Batov ocenený druhým Leninovým орденom, povýšený na veliteľa divízie ("Komdiv") a v júni na generálporučíka. Potom bol vymenovaný za zástupcu veliteľa Zaukazackého vojenského okresu. Vypuknutie vojny s Nemeckom by ho našlo hlboko na juhu ZSSR.