Batalow wurde in der russischen Kleinstadt Wladimir geboren und wuchs in einer Schauspielerfamilie auf. Er spielte in fünf Filmen des renommierten sowjetischen Regisseurs Iossif Cheifiz mit:“ Eine große Familie“ (1954), „Der Fall Rumjanzew“ (1955), „Daß es dich gibt“, „Die Dame mit dem Hündchen“ (1960) und „Tag des Glücks“ (1964). 1956 bot ihm der sowjetische Regisseur Mark Donskoj Batalow die Rolle des Pawel Wlassow in der Verfilmung des Gorki-Romans „Die Mutter“ an. In dem Film „Die Kraniche ziehen“ (Regie Michail Kalatosow (1957)) spielte Batalow die Hauptrolle. Dieser legendäre Film zählt zu den Juwelen des russischen Kinos und gilt zweifellos auch im internationalen Vergleich als Meisterwerk. Weitere Filme, in denen Batalow mitspielte, waren: „Neun Tage eines Jahres“, „Der lebende Leichnam“, „Die Flucht“, „Mord auf englische Art“, „Traum vom fernen Glück“, „Geschwindigkeit“ oder „Ein Regenschirm für Verliebte“. Mit den Filmen „Der Mantel“ (1960) nach Nikolai Gogol, „Tibul besiegt die Dickwänste“ (1966) nach Juri Olescha und „Der Spieler“ (1973) nach Fjodor Dostojewski bewies er sein Können als Regisseur. Batalow lehrte am Gerassimow-Institut für Kinematographie der Moskauer Filmhochschule und schrieb zwei Bücher: „Schicksal und Handwerk“ sowie „Dialoge in der Pause“.