波波夫出生於烏拉爾山區的壹個小村莊，父親是壹位神父，1877年進入彼得堡大學學習，1892年畢業後留校在實驗室工作，1893年到俄國海軍喀瑯施塔得魚雷學校任教。
波波夫於1894年發明了第壹架無線電接收器，壹個金屬檢波器，1895年改進成接收閃電發出的電磁波裝置，同年5月7日他在俄羅斯物理和化學學會演示了他的接收裝置，這壹天後來被俄羅斯定為“無線電日”慶祝。7月將這個裝置安裝在聖彼得堡林學院的氣象站中，幾個月後發表了壹篇論文說明這種裝置可以接收人工震蕩源的信號。1896年3月在彼得堡物理學年會時，在彼得堡大學的兩座建築物之間進行了發送和接收電磁波信號的實驗，這比意大利物理學家馬可尼於1896年6月取得專利的裝置要早。
1898年他和俄國海軍壹起進行了10 千米距離的海岸和軍艦之間的通信實驗，1899年實現了50千米通信。但由於馬可尼先取得了專利，國際上壹般認為是馬可尼發明的無線電通信，可是俄羅斯人壹致尊波波夫為無線電發明人。
1900年俄國海軍在波波夫的指導下在波羅的海中的高戈蘭島設立了無線電站，和芬蘭沿海城市科特卡之間實現了無線電通訊。（當時芬蘭屬於沙皇俄國），2月5日發出第壹條信息，到了4月份，破冰船愛爾馬克號前往高戈蘭島解救被冰困住的戰艦，同時解救出50名芬蘭漁民，無線電站已經成功地發送了440條信息，這時馬可尼剛開始第壹次通信實驗。
1901年波波夫被任命為電技術研究所的教授，1905年被選為研究所所長，年底健康狀況惡化，翌年初即死於腦溢血。