Tornar a la Unió Soviètica al desembre de 1937, Batov va comandar successivament el 10è Cos de Fusellers i el 3r Cos de Fusellers, aquest darrer del qual va dirigir en l'ocupació soviètica de Polònia oriental al setembre de 1939. El cos més tard es va transferir al front finès, i va lluitar en la segona fase (febrer <unk> març 1940) de la Guerra russofinesa
al sector de Carèlia sota el 13è Exèrcit. Per els seus serveis a Finlàndia, Batov va ser guardonat amb una segona Orde de Lenin, promogut a comandant de divisió ("Komdiv") i, al juny, a tinent general. Després va ser nomenat vicecomandant del Districte Militar de Transcaucàsia. L'esclat de la guerra amb Alemanya el trobaria en el sud de l'URSS.