Er studierte bis 1882 an der Universität St. Petersburg Physik und Elektrotechnik und unterrichtete von 1883 bis 1901 als Lehrer diese Fächer an der auf Kronstadt . Von 1901 bis 1905 war Popow Professor für Physik am Elektrotechnischen Institut Petersburg und ab 1905 dessen Direktor.
Seit etwa 1890 beschäftigte er sich mit der Fortführung Versuche von Heinrich Hertz mit dem Ziel die drahtlose Nachrichtenübermittlung realisieren. Am 25. April 1895 konnte Popow seinen ersten Funkempfänger vorführen. 1896 gelang es ihm über eine Entfernung 250 m das erste Funktelegramm der Welt übermitteln. Weiterentwickelt als Schiffstation konnte Popow die bis 1901 auf 150 km steigern.