Участвовал в советско-финской войне, получив в ноябре 1939 года назначение на должность комдива Особого стрелкового корпуса 9-й армии, который действовал на ребольском и кемиярвском направлениях. Как командир-большевик тов. Шмыров не щадя сил и жизни лично руководил боями 54-й, 88-й и 128-й стрелковых дивизий. Организованный им отход 122-й стрелковой дивизии (по указанию Ставки) был произведён образцово, совершенно неожиданно для противника без единой потери в своих войсках. Высоко были оценены его действия по отводу от Салла 122-й стрелковой дивизии, что оказалось неожиданным для финнов и сорвало их контрудар по окружению этой дивизии. Несмотря на слабое здоровье и настойчивые требования врачей отправиться лечиться, тов. Шмыров до последних дней оставался на боевом посту. Однако в эту суровую военную зиму М. С. Шмыров тяжело заболел, что вскоре привело к открытой форме туберкулёза. За несколько дней до конца войны, 6 марта 1940 года, был заменён на посту командира корпуса на комдива П. И. Батова. После лечения 14 июня 1940 года получил назначение на должность командира 15-го стрелкового корпуса Киевского особого военного округа. В ноябре 1940 года переведён инспектором пехоты Одесского военного округа. Тяжёлое заболевание продолжало развиваться и по состоянию здоровья уже после начала Великой Отечественной войны, 29 июня 1941 года, отправлен в Москву. 8 июля 1941 года назначен старшим преподавателем Военной академии РККА имени М. В. Фрунзе.

Направлен для лечения в туберкулёзный санаторий Боровое в Казахской ССР, где скончался 8 октября 1941 года (в справочной литературе иногда местом кончины ошибочно называется город Петропавловск).