Wrócił do Związku Radzieckiego w grudniu 1937 roku, Batov kolejno dowodził 10. Korpusem Strzelców i 3. Korpusem Strzelców, z których ten ostatni dowodził podczas sowieckiej okupacji wschodniej Polski we wrześniu 1939 roku. Korpus został później przeniesiony na front fiński i walczył w drugiej fazie (luty - marzec 1940) wojny rosyjsko-fińskiej.
w sektorze karelskim pod 13 Armią. Za zasługi w Finlandii Batov otrzymał drugi Order Lenina, awansował na dowódcę dywizji ("Komdiv") i w czerwcu na generała-porucznika. Następnie został mianowany zastępcą dowódcy wojskowego okręgu za Kaukazem. Wybuch wojny z Niemcami znalazłby go głęboko na południu ZSRR.