Заложена 15 июня 1934 года на заводе № 194 (Судомех) в Ленинграде (по другим данным 15 апреля 1934 года на ленинградском заводе № 189). В 1933 году подводная лодка секциями по железной дороге перевезена в Николаев на завод № 200 (им. 61 коммунара), где 31 декабря 1934 года была спущена на воду. 30 сентября 1935 года «Щ-204» вступила в строй и 9 января 1936 года под командованием Емельянова Дмитрия Григорьевича вошла в состав Черноморского флота.

    22 июня 1941 года корабль встретил под командованием капитан-лейтенанта Гриценко Ивана Михайловича, в составе 3-го дивизиона 1-й бригады ПЛ ЧФ. Подводная лодка считалась одним из боеготовых кораблей в бригаде и числилась в первой линии.

    25 июня 1941 года «Щ-204» вышла в свой первый боевой поход с целью разведки восточно-анатолийского побережья Турции. Командование Черноморского флота опасалось вступление Турции в войну и проход через Черноморские проливы кораблей итальянского флота. Успешно выполнив задачу «Щ-204» вернулась в Феодосию, где на тот момент базировались подводные лодки третьего дивизиона. Второй выход на коммуникации противника (конец июля – начало августа) прошел безрезультатно. Подводная лодка действовала в районе мыса Шаблер (позиция № 4), затем была переразвернута северо-восточнее Босфора, а 4-5 августа перешла перешла к мысу Зейтин-бурну к болгаро-турецкой границе. Так как противник свел свои перевозки к минимуму «Щ-204» целей не обнаружила. 7 августа на субмарине обнаружились неисправности кормовых горизонтальных рулей и зенитного перископа, для исправления которых «Щ-204» вынуждена прервать патрулирование и вернуться в базу. Подводная лодка встала на ремонт в Севастополе, но в связи с быстрым продвижением противника в Крыму подводная лодка 9 ноября перешла в Поти, где ремонтные работы были завершены.

    Третий боевой поход, в который «Щ-204» вышла 22 ноября, оказался для «Миноги» последним. Лодка должна была патрулировать в районе у болгарского мыса Эмине (позиция № 22). В базу она не вернулась. Место ее гибели было тайной более 40 лет, а причины не выяснены до конца и сегодня.

    4 июня 1984 года болгарским траулером «Алка» на дне в точке 42°53,75' с.ш./ 28°03,64' в.д. была обнаружена подводная лодка, которая обследована советскими и болгарскими водолазами. Номера субмарины ни на рубке, ни на ограждении рубки, где должна находиться медная табличка, не обнаружили. Открыв верхний рубочный люк, водолазы проникли в боевую рубку, и по документам (в том числе «Журналу для записи гидрометеорологических наблюдений» с последней записью от 6 декабря), найденным там, было установлено, что это «Щ-204». Проникнуть в 3-й отсек, где находится каюта командира и сейф с корабельными документами, не удалось. В пользу, что найдена именно «Минога» говорило и экспериментальное 76-мм орудие «Ф-35», которое было поднято и сейчас является экспонатом Музея Черноморского флота в Севастополе. Такая пушка была установлена только на «Щ-204». Остальные черноморские «Щуки» имели 45-мм орудие «21-К». Всего из 4-го отсека было поднято порядка полусотни предметов. Останки найденных там семи членов экипажа были торжественно похоронены в Севастополе. От подъема «Щ-204» отказались, опасаясь взрыва боезапаса.

    Водолазный осмотр «Щ-204» показал, что корабль имеет обширные многочисленные повреждения. Корпус субмарины имел три больших пробоины в верхней части корпуса районе третьего, пятого и седьмого отсеков, а так же множество дыр от осколков и пуль.

    До последнего времени считалось, что 6 декабря 1941 года «Щ-204» в 30 милях юго-восточнее Варны была обнаружена болгарскими сторожевыми катерами «Беломорец» и «Черноморец» и атакована ими. Получив повреждения от разрывов глубинных бомб, подводная лодка всплыла и была потоплена артогнем с катеров, но по данным М. Морозова эти корабли (деревянные охотники американской постройки, спущенные на воду в 1917 году) в этот момент стояли в Бургасе с разобранными двигателями.

    Существующая версия гибели «Щ-204» на мине заграждения «S-18», выставленного румынским минным заградителем «Дакия» в этом районе в октябре 1941 года тоже представляется маловероятной. Судя по характеру повреждений подлодки, они были нанесены ей глубинными или авиационными бомбами, а не миной, так как днище и борта субмарины целы. Возможно, причиной гибели «Щ-204» явилось комбинированное воздействие разных видов оружия.

    Вероятно, «Щ-204» погибла днем 6 декабря 1941 года в результате атаки германского гидросамолета «He-59» (бортовой NE+TF) из состава 12-й морской спасательной станции, который в этом районе сбросил на подводную лодку 2 бомбы, и по докладу летчика оба раза добился попаданий. Существует версия о гибели «Щ-204» от удара болгарской авиации (гидросамолет «Акула», болгарское название немецкой машины «Ar-196», из состава 161-й эскадрильи Королевских ВВС Болгарии) в тот же день и в том же месте.

    На подводной лодке погибло 42 члена экипажа.

    Возможно, вечером 30 ноября «Щ-204» двумя торпедам атаковала болгарский транспорт «Царь Фердинанд», шедший в составе румынского конвоя (при водолазном осмотре субмарины обнаружено отсутствие двух торпед в кормовых торпедных аппаратах), но промахнулась.