На Северо-Западе (24 июня — 26 августа 1941) Командующий войсками Северного фронта , (26 августа — 5 сентября 1941) Командующий войсками Ленинградского фронта .
29 августа И. В. Сталин в телеграмме выехавшему в Ленинград Молотову: Не кажется ли тебе, что кто-то нарочно открывает немцам дорогу на этом важном участке? Что за человек Попов? Чем, собственно, занят Ворошилов и в чем выражается его помощь Ленинграду? Я пишу об этом так как очень встревожен непонятным для меня бездействием ленинградского комадования...
Никита Ломагин Неизвестная блокада. Спб 2002. Книга 1. стр.63.
На Юго-Западе (18 декабря 1941 года — 28 июня 1942 года).с небольшим перерывом (30 января – 11 февраля 1942 года) командовал войсками 61-й армии на Юго-Западном и Брянском фронтах, (28 июня— 3 июля 1942 года) генерал-лейтенант М.М.Попов возглавил 48-ю армию Брянского фронта. с 3 июля 1942 года командовал войсками 40-й армии Брянского фронта. В этот день под его командование передали 40-ю армию, которая находилась в тяжелом положении после прорыва на ее стыке с 13-й армией немецких войск во время Воронежско-Ворошиловградской операции. Под их натиском 40-я армия отошла более чем на 150 км. В дальнейшем фронт в полосе армии относительно стабилизировался. С 13 октября 1942 — заместитель командующего войсками Сталинградского фронта. На этой должности он, вместе с командующим А.И.Еременко, участвовал в организации действий оборонявшихся войск в Сталинграде, подготовке контрнаступления и его реализации, начавшегося 20 ноября 1942 года. После успешного окружения группировки противника под Сталинградом, М.М.Попов активно участвовал в организации управления войсками по расширению полосы между внутренним и наружным фронтами окружения. 8 декабря 1942 года он возглавил 5-ю ударную армию с оставлением поста заместителя командующего фронтом. С этой армией, прибывшей из РГК, М.М.Попов участвовал в Котельниковской операции. 26 декабря 1942 года его ставят на должность заместителя командующего Юго-Западным фронтом, а 28 декабря поручают командование 5-й танковой армии Юго-Западного фронт с оставлением должности заместителя командующего фронтом. Однако уже в январе 1943 года он оставляет эти посты и уходит в резерв Ставки. Возглавлял оперативную группу Юго-Западного фронта в операции "Скачок" Подвижная группа генерал-лейтенанта М. М. Попова С 10 апреля по 15 апреля 1943 года — командующий войсками Резервного фронта (3-го формирования). 15 апреля того же года Резервный фронт переименовали в Степной военный округ. С 5 июня по 10 октября 1943 года — командующий войсками Брянского фронта,Орловской операции, Брянская операция. Генерал армии с 26 августа 1943 года.
Вновь на Северо-Западе
Управление Брянского фронта было переброшено в Прибалтику и переименовано в Прибалтийский фронт. с 10 октября 1943 по 23 апреля 1944 года — командующий войсками Прибалтийского фронта. 20 октября 1944 года Прибалтийский фронт переименован во 2-й Прибалтийский фронт.
14 января 1944 года войска Ленинградского и Волховского фронтов начали Ленинградско-Новгородскую наступательную операцию. 2-й Прибалтийский фронт, в начале операции, выполнял отвлекающую функцию, не давая перебросить противнику войска на направление основного удара, активно действуя соединениями лишь 1-й ударной армии. В дальнейшем, когда соседи стали развивать успех, войска, вверенные М.М.Попову, активно участвовали в наступлении. Однако им не удалось вовремя обнаружить отход 16-й немецкой армии и воспрепятствовать ему. К 1 марта войска фронта по приказу Ставки перешли к обороне. Соединения 2-го Прибалтийского фронта готовились к новым боям. 20 апреля 1944 года командующий фронтом М.М.Попов был понижен в звании до с генерала армии до генерал-полковника. 23 апреля того же года он был переведен на должность начальника штаба Ленинградского и 2-го Прибалтийского фронтов.
Генерал-лейтенант Б. В. Бычевский, работник штаба Ленинградского фронта вспоминал:
А Маркиана Михайловича Попова — первого командующего нашим фронтом — судьба снова привела через два с половиной года в Ленинград. Когда начальники родов войск собрались у него на второй день после вступления в должность, он оглядел всех и с присущим ему юмором отметил: — Что ж, товарищи, знакомые все вижу лица! Правда, эти лица уже были генералами со многими орденами, но это не имело значения. За разработку плана операции на Карельском перешейке М. М. Попов взялся с увлечением. — Красивая будет операция, — заметил он как-то при обсуждении общего замысла.
Находясь на этом посту, он активно участвовал в организации действий войск фронтов во всех проводимых ими операциях. Это были Выборгско-Петрозаводская операция, в которой Ленинградский фронт участвовал своим правым крылом, Режицко-Двинская операция 2-го Прибалтийского фронта, Нарвская операция Ленинградского фронта, Мадонская операция 2-го Прибалтийского фронта, Прибалтийская операция, в которой участвовали оба фронта. С 4 по 9 февраля 1945 года М.М.Попов вновь командовал 2-м Прибалтийским фронтом, а затем вновь руководил штабом Ленинградского фронта.
Наиболее выдающейся является Брянская наступательная операция в августе — сентябре 1943 года, проведенная войсками Брянского фронта под его командованием. В этой операции Попов осуществил ввод войск в прорыв на участке соседнего Западного фронта, а затем ударом маневренной группы разрезал оборону врага. Потери фронта в этой операции — одни из наиболее малых в аналогичных операциях советских войск (безвозвратные — 13033 человек, санитарные — 43 624 человек) при значительных результатах (продвижение до 200 километров, прорыв в Белоруссию, освобождение Брянска, Бежицы, форсирование рек Сож и Десна).
