Batov luchó en la Primera Guerra Mundial, donde recibió dos veces la Cruz de San Jorge.

Después de ser herido en combate en 1917, fue asignado a una escuela para suboficiales en Petrogrado, donde el agitador político A. Savkov lo incorporó al movimiento bolchevique.

[4]​ Sirvió durante cuatro años en el Ejército Rojo durante la guerra civil, inicialmente como artillero y también como subjefe militar del Comité Militar de Rýbinsk, su primer trabajo de estado mayor.

[3]​ En 1926, se le dio el mando de una compañía y, ese mismo año, fue elegido para asistir a los cursos de tiro y entrenamiento táctico avanzado para comandantes, conocidos popularmente como curso Vystrel, del Ejército Rojo, donde conoció a muchos futuros oficiales superiores del Ejército Rojo en tiempos de guerra.

Sirvió en esta unidad durante los siguientes nueve años, y en 1934 fue ascendido al mando del 3.º Regimiento.

Al mismo tiempo, estudió por correspondencia en la Academia Militar Frunze, donde se graduó en 1936.

[7]​ Primero se desempeñó como asesor militar del comunista húngaro Máté Zalka, quien comandaba la XII Brigada Internacional que defendía los accesos a Madrid.

El coronel general Fiódor Kuznetsov estaba al mando del ejército, mientras que Pável Bátov era su adjunto.

[3]​ Este cuerpo era la única formación importante del Ejército Rojo en Crimea al estallar la Operación Barbarroja y Batov había llegado a su cuartel general en Simferópol apenas dos días antes de que se iniciara las operaciones bélicas.

[2]​ Batov permaneció al mando del 65.º Ejército durante toda la Batalla de Stalingrado y operaciones subsiguientes.

Ayudó a planificar la contraofensiva soviética, la Operación Urano, proporcionando información de inteligencia clave al general Zhúkov con respecto a los límites entre las fuerzas alemanas y rumanas.

En un conocido enfrentamiento en la etapa de planificación, Rokossovski convenció a Stalin de que, dado el terreno, era mejor asestar dos fuertes golpes contra las fuerzas alemanas que uno solo.

[17]​ Durante esta nueva ofensiva, el 65.º Ejército forzó un cruce del río Vístula a principios de febrero.

[18]​ Después de la guerra, ocupó varios altos cargos militares.

Durante este tiempo también se convirtió en un prolífico escritor sobre teoría militar.

Le gustaba decir: «Uno debe vencer al enemigo hábilmente, y eso significa con poca sangre».