Варлаам Попов — сын священника села Лобанова Радогощской волости Севского уезда Орловской губернии. В 1891 году, 11-летним, был определен в приготовительный класс Севского духовного училища. В 1896 году окончил курс третьим среди учащихся второго разряда и поступил в Орловскую духовную семинарию, которую успешно окончил в 1903 году по второму разряду. Вероятно, вследствие болезни, он провел в стенах семинарии вместо шести лет — семь.
После выпуска определен учителем образцовой одноклассной церковноприходской школы при второклассной школе села Воскресенск-на-Мезине Орловского уезда Орловской губернии.
В 1906 году женился, в семье родилось шесть дочерей, одна умерла в младенчестве. 11 октября 1906 года был определен на священническое место к Троицкому храму села Поздняшовка Севского уезда. 8 декабря 1906 года рукоположен в сан диакона епископом Елецким Митрофаном (Афонским) в Крестовом храме Орловского архиерейского дома. 10 декабря 1906 года рукоположен в сан священника тем же архиереем в Орловском кафедральном соборе.
Заведовал строительством церковно-приходской школы в с. Поздняшовка, затем был ее заведующим и законоучителем.
1 января 1917 года был перемещен на священническое место в родное село Лобаново. В сентябре-октябре, когда во время гражданской войны шли ожесточенные бои за Севск, в Комаричах и Лобаново находился Кубанский полк Красной армии. Красноармейцы хотели убить священника и его семью. Предупрежденный жителями села Гороховым Феодосием, Клевановым Ионой и другими, отец Варлаам укрылся и в течение четырех дней крестьяне скрывали своего батюшку от расправы.
После прихода деникинцев отец Варлаам возобновил службы в храме, на которых поминал временное правительство, патриарха Тихона и местного архиерея. Через три недели в середине октября деникинские части стали отступать. Крестьяне не решились больше укрывать батюшку, и он принял решение с семьей перебраться на Украину к брату Николаю Петровичу, в Александро-Грушевск. На телеге, с четырьмя маленькими детьми, матушкой, которая ждала пятого ребенка, семья через Севск и Поздняшовку добралась до станции Арбузово в Курской губернии. Там отец Варлаам продал лощадь, и они поездом добрались до Харькова. Продолжать путь всем вместе было сложно, и батюшка оставил семью в Борисовской Тихвинской женской пустыни. Добрался до Александро-Грушевска, но брата там не нашел. Через четыре дня бесплодных поисков он вынужден был уехать в Екатеринодар.
Впоследствии, на допросе, отец Варлаам так описывал эти события. «Я уехал в Екатеринодар. Средства мои истощались, и я нашел приют в духовном училище против Екатеринодарского собора, ничем не занимался до декабря месяца 1919 года, и средством к существованию были остатки с ученического стола. С декабря месяца я уехал в Лебяжский монастырь Кубанской области, где ни на какой службе не состоял, ходил молиться в церковь и довольствовался монастырской трапезой до половины декабря 1919 года. Затем я уехал в станицу Переяславскую Брюховецкой волости Каневского отдела Кубанской области, по просьбе больного священника о. Иоанна Нецветаева, где служил до апреля 1920 года. В апреле 1920 года я возвратился домой в село Лобаново и поступил священником в город Севск, куда и переехал».
С 1 мая 1920 года служил в храме во имя великомученицы Варвары города Севск. Как священнослужитель, он был лишен избирательных прав.
С 10 марта 1924 года служил в Крестовоздвиженском храме города Севск. О том времени вспоминает дочь батюшки Галина: «Мы поселились в церковном доме, который примыкал к ограде храма. Помню разговор, который состоялся между родителями. Папа говорит: „Вот уже несколько дней приходят люди из-за <реки> Марицы, прихожане Крестовоздвиженского храма и просят о том, чтобы мне перейти служить в их храм“. В 1924 году папу перевели служить в этот храм. Первое время мы жили в доме родителей мамы, который стоял рядом с храмом во имя Архистратига Михаила. Потом снимали дом на улице Виноградова у Дубровских, потом, наконец, купили небольшой дом прямо напротив храма. В доме была кухня и комната, разделенная на две части. Для того, чтобы подготовиться к служению Божественной Литургии, папа вставал рано, около пяти часов утра, и долго молился. Иногда я просыпалась и смотрела, как папа молится. Служил он очень часто, почти каждый день. А днем к нему приходили люди. Принимал всех радушно. Совершал таинства и требы: причащал, соборовал, отпевал. Заниматься хозяйственными делами у папы не было возможности, он успевал только заготавливать дрова. Он всегда ходил только в подряснике и рясе. И только тогда, когда колол дрова, переодевался в рабочую одежду. В нашей семье не было достатка, но я помню, как папа и мама устроили для нас, пятерых детей, Рождественскую елку. Мы сами вырезали из бумаги игрушки, а родители приготовили для нас скромные подарки. В нашей семье жила папина тетя, Неонилла Афанасьевна. Папа был очень добрым, никогда не повышал голос, был терпелив к нашим детским шалостям. Большое внимание он уделял образованию детей: первые две дочери стали учителями. Из-за притеснений, которые терпели семьи священнослужителей, меня удочерила старшая сестра Зинаида, которая вышла замуж и сменила фамилию. Среднюю школу я заканчивала в Комаричах, а затем переехала в Воронеж к тетушке, где поступила в техникум. Папа всегда поддерживал нас, и, несмотря на свою бедность, помогал нам материально и продуктами питания».
Священник Варлаам активно боролся с обновленческим расколом. 10 апреля 1925 года Брянское обновленческое епархиальное управление издало указ, в котором говорилось: «Вследствие непризнания священником Воздвиженской города Севска церкви Варлаамом Поповым синодальной власти правящего Брянскою епархиею епископа Петра, епархиального органа управления, его распоряжений, и открытой агитации против законной церковной власти, основанной на ложных и клеветнических сообщениях среди народных масс города, его предосудительного поведения, не соответствующего каноническим достоинствам пастыря, Брянское епархиальное управление постановило: отрешить священника Варлаама Попова от занимаемого им места при Воздвиженской города Севска церкви с запрещением священнослужения во всех приходах Брянской епархии, о чем предлагается церковному совету сообщить местным городским властям к сведению».
11 апреля 1925 года отец Варлаам был арестован и заключен в Брянский губисправдом. 11 июня того же года он был освобожден под подписку о невыезде и вернулся в Севск.
1 декабря 1925 года он был вновь арестован как «мешающий своим проживанием на свободе дальнейшему ведению следствия» и заключен в тюрьму г. Брянска. 24 декабря был освобожден, «принимая во внимание, что распространение слухов именно со стороны Попова следствием не установлено, а также и то, что надобность содержания Попова Варлаама Петровича под стражей миновала».
К 1930 году был возведен в сан протоиерея.
Был членом благочиннического совета, а после 1932 года — благочинным Севского округа. Оказывал помощь возвращавшимся из заключения священникам. Известно, что в зимнее время на исповедь к отцу Варлааму приходило много школьников, и он уделял им особое внимание.
14 октября 1932 года был арестован по обвинению в хранении золотой валюты, содержался под стражей в Брянском домзаке. 18 ноября был освобожден.
2 августа 1937 года он был арестован и заключен в тюрьму г. Севска, 22 ноября 1937 года тройкой при УНКВД СССР по Орловской обл. приговорен к расстрелу с конфискацией лично принадлежащего ему имущества.
Расстрелян 8 декабря 1937 года в городе Брянске.
