Заложена 31 декабря 1934 года на заводе № 112 (Красное Сормово) в Горьком (Нижний Новгород). Заводской номер 550/7. 10 апреля 1935 года лодка спущена на воду. 3 ноября 1936 года «Щ-323» вошла состав Краснознаменного Балтийского флота.

    Под командованием старшего лейтенанта Иванцова Федора Ивановича в составе 22-го дивизиона ПЛ КБФ «Щ-323» приняла участие в советско-финляндской войне. 5 декабря 1939 года лодка вышла в свой первый боевой поход к острову Утё (позиция № 6). К вечеру субмарина обнаружила германское судно «Олива», следующее в Мянтилуото. Световыми сигналами судно остановить не удалось, и тогда был открыт огонь из 45-мм орудия. Четыре выстрела привели в дееспособное состояние верхнюю вахту «купца», судно остановилось (прямых попаданий в него не было). Капитан парохода на спешно спущенной шлюпке доставил на субмарину судовые документы, составленные на немецком и английском языках, которыми на подводной лодке, включая командира, никто не владел. Посмотрев бумаги, Иванцов отпустил судно, хотя имел все основания задержать его за перевозку военной контрабанды.

    «Щ-323» патрулировала позицию до вечера 9 декабря. Ночью 10 декабря она покинула район действий, чтобы определить свое место по маякам острова Хиума. Около 3 часов утра 11 декабря в 28,5 милях от маяка Ристна подводная лодка обнаружила огни неизвестного судна. В ответ на требование остановиться на нем якобы погасили ходовые огни, но забыли выключить гакабортный огонь. Ориентируясь по нему, «Щ-323» сблизилась с эстонским транспортом «Кассари» (379 брт), шедшим вне зоны объявленной блокады из шведского Сундсвалля в Таллин. По пароходу был открыт артиллерийский огонь (стреляло только кормовое орудие, так как носовое обмерзло; до 04.30 выпущено 160 снарядов), судно затонуло. Один из членов команды судна был убит, остальные, пользуясь темнотой, предпочли скрыться на шлюпке. Командир подводной лодки, пытаясь захватить и опросить спасшихся, приказал поднять наверх «Максим». В результате пулеметного огня получили ранения еще два моряка «Кассари». Эстонцев спасло то, что прожектор на подводной лодке внезапно «скис» и сигнальщики подводной лодки потеряли шлюпку из вида. Вскоре подробности инцидента стали достоянием эстонских газет. В штабе КБФ действия «Щ-323» так же оценили как «дикие» и «зверские», что, впрочем, не помещало наградить Иванцова орденом Красной Звезды. (Очень скоро Нарком ВМФ Н.Г. Кузнецов приказал Военному Совету КБФ запретить подводным лодкам топить и обстреливать суда нейтральных стран вне зоны блокады). 19 декабря, встретив внутри блокадной зоны шведское судно, «Щ-323» ограничилось только уточнением его национальности.

    Второй поход «Щ-323» прошел в Аландском море (позиция № 7 от параллели маяка Логшер до параллели маяка Гислан). Подводная лодка имела несколько встреч с транспортами (два из них досмотрены) вне зоны блокады, и лишь однажды (7 января) неудачно атаковала неизвестный транспорт одной торпедой. «Щ-323» находилась на позиции до 20-х чисел января 1940 года. Её действия затрудняли лед, морозы и сильный ветер. 15 января подводная лодка настолько обледенела, что двигалась с постоянным креном в 10° на правый борт. Обколка льда не могла быть произведена из-за высокой волны. Стоял 25-градусный мороз. Под тяжестью льда оборвались антенны, вышел из строя горизонтальный руль, замерзло и не действовало якорное устройство. В дополнение к этим бедам на подводной лодке пробило обмотку одного из главных электродвигателей. Прибыв в базу, корабль требовал серьезного ремонта.

    Начало Великой Отечественной войны «Щ-323» встретила в составе 7-го дивизиона 2-й бригады ПЛ КБФ в Таллине. Корабль только что закончил средний ремонт на Кронштадском морском заводе. Командовал субмариной все тот же Федор Иванович Иванцов, но уже в звании капитан-лейтенанта.

    13 июля 1941 года лодка вышла в море в район Стокгольма (позиция № 10). Успехов в этом походе «Щ-323» не добилась (за все время патрулирования обнаружен лишь шведский миноносец, и встречен самолет), зато сама субмарина вполне могла стать объектом для атаки, два раза (на выходе и при возвращении) пройдя через позицию германской субмарины «U-144». 4 августа в охранении базовых тральщиков «БТЩ-210» и «БТЩ-215» «Щ-323» вернулась в базу.

    10 октября «Щ-323» вновь вышла в боевой поход в район Норчёпигской бухты (позиция № 5), однако по пути следования на позицию лодка получила приказ найти и атаковать корабли противника, обстреливающие советские позиции на полуострове Кыпу. 13 октября у мыса Ристна лодка обнаружила корабли соединения «Остпройссен» (крейсер «Кёльн», миноносцы «Т-2», «Т-5», «Т-7», «Т-8» и группу тральщиков). «Щ-323» вышла на боевой курс для атаки крейсера, но из-за ошибки личного состава лодка потеряла дифферентовку и легла на грунт. Атака сорвалась. Через полчаса всплыв под перископ, «Щ-323» кораблей противника уже не обнаружила. Выполнив задачу по подавлению советской 42-й батареи в районе мыса Ристна, они взяли курс на Готенхафен, куда благополучно прибыли утром 14 октября. 15 октября «Щ-323» была уже на позиции, проведя в этот день две безрезультатные атаки по одиночным транспортам. В первый раз торпеда сбилась с курса; во второй – прошла под килем транспорта. 16 и 17 октября лодка снова атакует. По результатам последней атаки в некоторых советских источниках ошибочно упоминается о потоплении транспорта «Паула Фаульбаумс» («Paula Faulbaums», 1908 г., 1855 брт), который в ночь на 18 октября 1941 года сел на мель у Ландсорта. Судно получило пробоину и оставлено командой, а к утру затонуло. Итогом атаки 16 октября командир посчитал потопленным танкер противника водоизмещением в 17.000 тонн. На самом деле жертвой торпеды «Щ-323» стал германский транспорт «Балтенланд» в 3.784 брт с грузом деревянных креплений для шахт. (В некоторых источниках потопление «Балтенланда» относят к атаке 30 октября, оценивая его как плавбазу в 3.724 брт). 18 октября во время шторма от удара волн на «Щ-323» вышел из строя вертикальный руль, и лодка перешла на управление машинами. Впоследствии руль был отремонтирован, но работал он крайне ненадежно.

    30 октября «Щ-323» выпустила торпеду по одиночному транспорту. На субмарине был слышен сильный взрыв, сама же подводная лодка зарылась в волну. Через две минуты объект атаки обнаружен не был, что дало основание считать судно потопленным. Зарубежных данных по результатам этой атаки нет. Проведя еще две атаки (3 и 5 ноября), в результате чего, по докладу капитан-лейтенанта Иванцова, 5 ноября был потоплен еще один танкер противника, «Щ-323» направилась в базу, куда благополучно прибыла 10 ноября 1941 года.

    Итогом похода «Щ-323», по мнению командования КБФ, явилось уничтожение трех судов противника (подтверждена противником одна победа). Командир субмарины Ф.И. Иванцов был награжден Орденом Ленина. Экипаж лодки также был отличен орденами и медалями, а сама «Щ-323» 17 января 1942 года награждена Орденом Красного Знамени, став первой Краснознаменной подводной лодкой Балтики в Великую Отечественную войну.

    28 ноября 1941 года при стоянке в Ленинграде у борта плавбазы «Ока» рядом с субмариной взорвались три авиабомбы, нанеся подводной лодке повреждения.

    9 июля 1942 года командиром «Щ-323» назначен капитан 2 ранга Андронов Алексей Герасимович. 23 августа «Щ-323» вышла из Кронштадта в третий боевой поход. Прибыв на Лавенсари, лодка смогла выйти на позицию только 1 сентября. В этот же день «Щ-323» подорвалась на антенной мине заграждения «Зееигель», получив серьезные повреждения, ограничивающие глубину погружения двадцатью метрами. Лодке пришлось вернуться обратно в базу и встать на ремонт.

    28 ноября 1942 года при стоянке в Ленинграде «Щ-323» получила новые повреждения. Осколками авиабомбы пробило прочный корпус и вывело из строя аккумуляторную батарею.

    В ночь с 30 апреля на 1 мая 1943 года группа лодок начала переход из Ленинграда в Кронштадт. Пополнив там запасы, субмарины должны были выйти на позиции в Балтийском море. Головной шла «Щ-406», за ней «Щ-323». У выхода из огражденной части Морского канала на «Щ-406» вышел из строя гирокомпас. Не задерживая перехода всей группы лодок, капитан 2 ранга В.А.Полещук, шедший старшим в группе подводных лодок на «Щ-406», приказал «Щ-323» занять место в голове колонны. В условиях плохой видимости, из-за ошибки счисления своего места (показания тахометра при работе электродвигателей принимались за обороты винта под дизелями) и отсутствия в назначенном месте судна контролера «Щ-323» проскочила точку поворота протраленного фарватера почти на полмили, подорвалась на донной мине и затонула – на поверхности осталась лишь тумба перископа. Катер, следовавший рядом с «Щ-323» подобрал из воды трех тяжелораненых. Это были дивизионный штурман капитан 3 ранга М.С. Солдатов, командир БЧ-1-4 «Щ-323» старший лейтенант А.А. Шишаев и штурманский электрик старшина 2 статьи П.А. Евдокименко. Еще пятеро, в том числе и командир корабля капитан 2 ранга Андронов, которые находились в момент взрыва на мостике, погибли.

    Корпус лодки был сильно разрушен, но люди из концевых отсеков (16 человек) остались живы. Перейдя в седьмой отсек, моряки начали подготовку к выходу из аварийной подлодки через торпедный аппарат. Первым вышел наверх главный старшина Дмитрий Трубин. Разведав обстановку, он вернулся, после чего люди один за другим начали выходить из подводной лодки. К этому времени рассвело, видимость улучшилась. Немцы, заметив плавающих в воде людей, открыли артиллерийский огонь. К вечеру подошедшие катера спасли еще двух человек, продержавшихся под обстрелом врага в ледяной воде шестнадцать часов. Это были находившиеся на борту субмарины в качестве пассажиров строевой плавбазы «Аэгна» краснофлотец А.М. Назаров и электрик ПЗС «Л-55» старший краснофлотец И.А. Харченко. Общие потери экипажа подводной лодки составили 39 человек.

    Летом 1944 года обе части корпуса «Щ-323» были подняты и доставлены к набережной Невы в район 12-13 линий Васильевского острова. После извлечения тел погибших, которые были захоронены на Смоленском кладбище, корпус в 1949 году разделан на металл.