W przeddzień powstania Popow osobiście prowadził antyradziecką agitację w oddziale i odegrał aktywną rolę w powstaniu.
Po zabójstwie niemieckiego ambasadora Wilhelma von Mirbacha, ranny zamachowiec Jakow Błumkin schronił się w siedzibie oddziału Popowa w koszarach Pokrowskich. Na wieść o zamachu, Włodzimierz Lenin polecił Feliksowi Dzierżyńskiemu udać się do koszar i aresztować odpowiedzialnych za śmierć ambasadora. Na miejscu jednak to oddział Popowa dokonał aresztowania Dzierżyńskiego i jego ochrony. Eserowcy zajęli następnie siedzibę Czeka na Łubiance. Możliwość zbudowania w służbach specjalnych własnej frakcji wynikła z dużego początkowo zaufania bolszewików do eserowców i umieszczenia działaczy tej partii w kierownictwie Czeka. Ponadto bojownicy z oddziału Popowa aresztowali członków Partii Bolszewickiej w Moskwie. Żeglarze z oddziału zajęli drukarnię na Alei Waganowskiej, pocztę oraz telegraf.