Markian Popov s'engage dans l'Armée rouge en 1920 dans la 27edivision de tirailleurs qui participe entre autres à la répression de la révolte de Kronstadt. Puis, à partir de 1922, il est rattaché à la 11edivision de tirailleurs.
En 1936, diplômé de l'Académie militaire Frounze, il commence sa carrière d'officier dans la 9e unité motorisée, puis à partir de 1937, dirige le 5e corps motorisé des forces armées.
Après la Seconde Guerre mondiale, il est commandant du district militaire de Lviv (1945-1946), puis du district militaire de Tauride avec le chef-lieu à Simferopol (1946-1954). En 1962, on le nomme consultant-conseiller du groupe d'inspecteurs principaux au Ministère de la Défense d'URSS. Il est élu député du 2e-6eSoviet suprême de l'Union soviétique.
Markian Popov et son épouse Séraphima Alekseïevna ont péri intoxiqués par une fuite de gaz domestique, à leur datcha de Moscou.
Popov repose au cimetière de Novodevitchi. Sa sépulture est déclarée monument du patrimoine culturel d'importance régionale par la ville de Moscou[2].
En , il est responsable du district militaire de Leningrad.
En , il participe ensuite à la bataille de Moscou comme commandant de la 61e armée.
À l'été de 1942, il est nommé dans le secteur de Stalingrad où il est nommé adjoint d'Eremenko le commandant du front de Stalingrad à partir d'octobre.
Le , il est nommé à la tête de la 5e armée de choc.
Le , Popov se voit rétrogradé, pour abus d’alcool et les écarts de conduite. Il est l'un des rares officiers soviétiques à réussir par la suite à remonter dans la hiérarchie militaire après une telle sanction, bien que cela se produisît seulement après la mort de Joseph Staline en 1953[3].