Заложена 20 ноября (по другим данным 10 февраля) 1934 года под стапельным номером 83 как «Щ-313» на заводе № 112 (Красное Сормово) в Горьком (Нижний Новгород), из деталей, изготовленных на Коломенском машиностроительном заводе им. Куйбышева. 12 мая 1935 года подводная лодка спущена на воду, 5 декабря 1937 года вступила в строй и вошла в состав Краснознаменного Балтийского флота. 19 мая 1939 года по Беломоро-Балтийскому каналу корабль начал переход на Северный флот, и 21 июня 1939 года вошел в его состав как «Щ-421».

    Начало Советско-финляндской войны подводная лодка встретила в составе 2-го дивизиона бригады ПЛ СФ. Командовал кораблем капитан-лейтенант Егоров Павел Ильич. Еще до начала боевых действий, днем 28 ноября 1939 года подлодка вышла на позицию с задачей разведки подходов к Варангер-фьорду и наблюдения за иностранными кораблями и самолетами обнаруженными в районе действий. Против всех чужих кораблей, использование оружия, разрешалось только после получения сигнала по радио «Выстрел». Заходить в норвежские территориальные воды подлодке запрещалось, но ее командиру предоставлялось право уничтожать обнаруженные корабли и суда противника, выходя за пределы позиции. Вероятно, «Щ-421» пробыла в море совсем недолго, так как утром 11 декабря субмарина направилась из Полярного для смены «Щ-402», которая с начала войны несла дозор у Вардё.

    За время патрулирования нового района военные корабли не были обнаружены вовсе, лишь в темное время суток подлодка наблюдала движение судов на подходах к Порсангер-фьорду. 16 декабря разыгравшийся шторм заставил «Щ-421» укрыться в бухте Цып-Наволок, но уже через пять часов, проверив механизмы и получив сводку погоды в районе, подлодка продолжила патрулирование, и вернулась в Полярное согласно плану, 25 декабря.

    Следующий выход на позицию в ходе «Зимней войны» состоялся днем 7 февраля 1940 года. Подводной лодке предстояло патрулирование района у мыса Нордкин. 11 февраля «Щ-421» обнаружила силуэт корабля без огней и начала сближение с ним для его опознания и возможной атаки. Встреченным оказался один из несущих дозор норвежских эсминцев типа «Sleipner». Наблюдая за кораблем, командир подлодки отметил, что качество дозорной служ¬бы у норвежцев находится на низком уровне; чехлы с орудий на корабле не сняты, а вахта у орудий не несется. 12 февраля «щука» произвела разведку Тана-фьорда и подходов к порту Гамвик, но ничего, кроме норвежских рыболовных ботов не обнаружила. Под занавес похода, 15 февраля, подлодка снова имела встречу с норвежским эсминцем. К этому времени погода испортилась, пошел снег, видимость составляла 1-2 кбт. 17 февраля «Щ-421» направилась в базу, но из-за плохой видимости в условиях шторма потеряла ориентировку, и в 02.30 19 февраля села на мель в губе Скорбеевская у полуострова Рыбачий. По докладу командира субмарины, прочный корпус и механизмы корабля были в исправности, крен подводной лодки составлял 25°. Эсминцу «Громкий» было приказано немедленно оказать помощь подлодке, но, так как на ней считали, что авария произошла вблизи острова Кильдин, или к западу от него, поиски «Щ-421» затянулись. Из Мурманска к месту аварии были направлены спасательное судно «Память Руслана», гидрографическое судно «Меридиан», эсминец «Грозный», сторожевой корабль «Туман» и дозорные катера. Только 6 марта действиями Аварийно-спасательной службы СФ подводная лодка была снята с мели, и в сопровождении эсминца «Карл Либкнехт» приведена в Полярное.

    К началу Великой Отечественной войны «Щ-421» прошла аварийный и текущий ремонт и числилась во второй линии. Допустивший аварию П.И. Егоров в апреле 1940 года был снят с командования подлодкой и назначен с понижением. Вместо него командиром «Щ-421» стал недавно освобожденный НКВД капитан-лейтенант (затем капитан 3 ранга) Лунин Николай Александрович. Под его командованием «Щ-421», находящаяся в составе 3-го дивизиона бригады ПЛ СФ, встретила 22 июня 1941 года.

    С 19 июня подводная лодка находилась в районе рассредоточения в бухте Оленья где проводила боевую подготовку. С началом войны корабль отозван в базу, и к полудню 22 июня прибыл в Полярное, но уже вечером, с целью прикрытия мобилизации, отправлен в Варангер-фьорд к Киркенесу. Первые попытки нанести урон врагу закончились неудачей. 2 июля подлодка не смогла занять выгодную позицию для атаки конвоя, а на следующий день была обнаружена и атакована вражеским сторожевиком. Вечером 7 июля при попытке выпустить торпеду по вражескому судну «Щ-421» была обстреляна охотником «Uj-177», который сбросил на безопасном удалении от субмарины 3 глубинных бомбы.

    Утром 8 июля подводная лодка прибыла в Полярное, где осуществила замену аккумуляторной батареи. Днем 19 июля во время стоянки в губе Оленья «Щ-421» подверглась налету семи «Ju-88». Сброшенные самолетами бомбы взорвались в 20-70 м от борта субмарины. От сильного гидравлического удара на подводной лодке вышел из строя гирокомпас и машинный телеграф, была повреждена система подъема командирского перископа, частично вышло из строя освещение. Наскоро приведя в работоспособное состояние приборы и механизмы «Щ-421» днем 20 июля отправилась в район Киркенеса (позиция № 5а), однако вскоре обнаружились, что в результате авианалета подлодка получила более серьезные повреждения, чем считалось раньше; прочный корпус пропускал воду, через одну выбитую и 15 ослабленных заклепок во II отсеке корабль принимал до полутонны воды в час. Субмарина не могла погружаться на глубину более 30 метров. Вечером 22 июля «Щ-421» отозвана в базу, предварительно проведя поиск на возможном пути отхода германских эсминцев, потопивших в ночь на 24 июля у входа в бухту Восточная Лица гидрографическое судно «Меридиан».

    Благополучно прибыв в Полярное, «Щ-421» вскоре перешла в Мурманск, где встала на средний ремонт. Днем 13 августа при налете немецкой авиации на Мурманск в 12 м за кормой «Щ-421», которая в тот момент находилась на слипе, взорвалась крупная бомба, в результате чего 4 члена экипажа корабля получили ранения, а сама подлодка – повреждения надстройки и винта. С 25 августа «Щ-421» продолжила ремонт в Полярном у борта плавмастерской «Красный Горн»; 13 октября корабль вступил в строй.

    Следующий боевой поход «Щ-421» проходил у северного побережья Норвегии (позиция № 2) в конце октября – первой половине ноября 1941 года. Днем 2 ноября, смело проникнув в подводном положении через пролив Фуглёсунд, у мыса Нурклуббен, «Щ-421» обнаружила груженный транспорт водоизмещением 6000 тонн. По судну была выпущена она торпеда из кормового аппарата, а через 2 минуты на подлодке зафиксировали взрыв. В условиях плохой видимости визуально пронаблюдать за результатом атаки не представилось возможным, а спустя час, когда видимость улучшилась, с подводной лодки на месте транспорта наблюдались только мотоботы. Цель посчитали уничтоженной. Атакованный подлодкой транспорт «Жоао Пессоа» («Joao Pessoa», 3.023 брт) прибыл в пункт назначения без повреждений, противником атака подлодки не была замечена.

    Днем 9 ноября в районе Нурре-Бергс-фьорда «Щ-421» была вынуждена отказаться от атаки судна из-за противодействия сопровождающего его корабля, зато спустя несколько часов, у северо-восточного побережья острова Силлен с дистанции 8 кбт она двумя торпедами атаковала крупный транспорт, оцененный командиром субмарины в 10-12 тыс. тонн. С подлодки наблюдалось два взрыва у борта судна, после чего последовала короткая контратака эскортного корабля. По данным противника торпеды взорвались, возможно, ударившись о подводное препятствие, недойдя до борта норвежского транспорта «Бретань». Ответными действиями немцев стал сброс двух глубинных бомб сопровождавшего судно тральщика «M-18».

    Перейдя западнее, днем 10 ноября у острова Брюниллен, в районе бухты Воген, «Щ-421» обнаружила мачты судна, шедшего к выходу из фьорда Квенанген. Видимость была настолько плохая (до 5 кбт, временами сокращавшаяся до нуля), что командир субмарину первоначально полагал, что атакует одиночное судно, хотя на самом деле объект атаки «Щ-421» шел в составе конвоя (шумы винтов эскортных кораблей прослушивались гидроакустикой). Руководствуясь только акустическими пеленгами, командир субмарины с дистанции 4 кбт двумя торпедами атаковал судно в 4000 тонн (курс транспорта 335-340° скорость 8 узлов, угол упреждения 10°, угол встречи 85°). Взрыв последовал через 45 сек после пуска торпед. С подводной лодки наблюдался столб воды выше мачт. Вероятно, увиденное представлял собой очередной снежный заряд, так как конвой, включавший в себя суда танкер «Вайссенбург» («Weissenburg») и «Магдалена Виннен» прибыл в пункт назначения без потерь. После торпедного залпа подлодка подвсплыла, показав свое местонахождение; и ответным ударом охотника «Uj-1707», сбросившего на небольшом удалении от субмарины 7 глубинных бомб она получила повреждения части электроизмерительных приборов и освещения. Когда суматоха вызванная атакой подлодки улеглась, командир субмарины наблюдал в перископ снующие в месте атаки мотоботы. Предположив, что они подбирают людей с тонущего судна; цель посчитали уничтоженной.

    Вскоре на подлодке обнаружились некоторые эксплутационные неисправности (оплавлен подшипник компрессора, вышел из строя зенитный перископ), которые заставили «Щ-421» досрочно вернуться в базу, где результат похода «Щ-421» был оценен достаточно высоко; подлодке засчитали уничтожение трех транспортов противника, общим водоизмещением в 20.000 тонн.

    Следующий боевой поход, который «Щ-421» провела северо-западнее Вардё (позиция № 5) завершал кампанию субмарины 1941 года. Вечером 6 декабря она покинула Полярное, и с утра 8 декабря начала патрулирование назначенного района. Поход проходил в сложных погодных условиях, на море стояла штормовая погода. Утром 12 декабря подводная лодка обнаружила вражеский эсминец, но вахтенный командир скомандовал «Срочное погружение», не решая вопроса о возможности атаки; цель была упущена.

    Днем 13 декабря северо-западнее мыса Блудскютудде «Щ-421» обнаружила одиночный вражеский транспорт шедший в балласте, оцененный командиром субмарины в 5000 тонн. С дистанции 4 кбт подводная лодка выпустила по нему четыре торпеды, и спустя 32 и 40 секунд зафиксировала два взрыва. Противник не комментирует результат атаки подводной лодки; возможно, торпеды были выпущены по норвежскому судну.

    Дальнейшее патрулирование, при отсутствии противника, сопровождалось техническими неполадками (задиры поршней цилиндров правого дизеля) и потерями в личном составе. Утром 23 декабря погиб смытый за борт штормовой волной старший краснофлотец Фёдор Шварев. 27 декабря «Щ-421» начала возвращение в базу, и на следующий день прибыла в Полярное.

    По итогам 1941 года «Щ-421» засчитано потопление четырех транспортов противника общим водоизмещением в 25.000 тонн.

    Кампанию 1942 года «Щ-421» начала вечером 22 января. Подводной лодке предстояло патрулирование в районе Порсангер-фьорда (позиции № 3). Вечером 26 января западнее устья Къелле-фьорда подлодка обнаружила вражеский конвой и атаковала транспорт из его состава. Через 52 секунды после пуска четырех торпед на подводной лодке зафиксировано 2 взрыва, а затем взрывы глубинных бомб сторожевика «Нордлихт». На субмарине цель (транспорт 8000 тонн) посчитали уничтоженной, но атакованный конвой, как минимум, включавший в себя транспорт «Nicole Schiaffino» (4974 брт) и госпитальное судно «Fasan» (1075 брт) дошел в пункт назначения без потерь.

    Днем 1 февраля в Порсангер-фьорде «Щ-421» в условиях плохой видимости вновь атакует, выпустив из кормовых аппаратов с дистанции 5-7 кбт две торпеды по транспорту в 10.000 тонн. Через 50 секунд после пуска первой торпеды на подводной лодке зафиксировали три последовательных взрыва. После торпедного залпа подводная лодка не удержалась на перископной глубине, на большой зыби ее подбросило на 7 м вверх и выбросило на поверхность. Обнаружившие подлодку сторожевики противника подвергли субмарину полуторачасовому преследованию, безуспешно сбросив на подлодку 20 глубинных бомб. (По другим данным преследования не было). Атаке «Щ-421» подверглись, по разным оценкам, «восточный» конвой из Тормсё, включавший в себя транспорты «Ригья», «Ибис», «Радбод» и «Штёр», либо отряд боевых кораблей в составе минного заградителя «Brummer», тральщиков «М-1501» и «М-1502». В обоих случаях противник потерь не понес.

    2 февраля «за проявленную преданность Родине и партии в борьбе с германским фашизмом и за умелое использование оружия» Военный Совет Северного флота возбудил ходатайство о присвоении «Щ-421» звания гвардейской. На высокую оценку своих действий подводная лодка ответила по-настоящему результативной торпедой атакой.

    Днем 5 февраля, маневрируя в Порсангер-фьорде, «Щ-421» обнаружила судно в 6000 тонн под охраной мотоботов и сторожевого корабля. Поднырнув под мотоботы, субмарина с дистанции 3-4 кбт выпустила три торпеды в левый борт транспорта. Пуск не прошел незамеченным для противника. Перископ подводной лодки не был опущен вовремя, а сама «Щ-421» не сумела удержаться на глубине и ее выбросило на поверхность. Эскорту не составило большого труда определиться с местонахождением субмарины, хотя его реакция несколько запоздала: спустя минуту одна из выпущенных подлодкой торпед попала в транспорт «Консул Шульте» (2975 брт) следовавшего в Киркенес с грузом разборных казарм, который затонул. В ответ сопровождавшие судно сторожевые корабли «Фризе» и «Алане» полтора часа преследовали субмарину, сбросив за это время 20 глубинных бомб, которые легли достаточно близко, но, к счастью для подводников, недостаточно точно, хотя и нанесли подводной лодке серьезные повреждения. Лопнула сварка водяной магистрали трюмной помпы, в результате чего, в центральный пост субмарины стало поступать до 3 тонн воды в час. Кроме того, был затоплен артиллерийский погреб, заклинена крышка торпедного аппарата № 1, нарушилась герметичность топливной цистерны № 4, из которой началась утечка соляра. Поврежденная трюмная магистраль была быстро введена в действие, но не давала уходить на большие глубины. Несмотря на то, что возвращение поврежденной подлодки в базу проходило в условиях сильного 10-балльного шторма при встречном ветре, из-за чего, чтобы освободиться ото льда, подлодка должна была часто погружаться, вечером 8 февраля она благополучно ошвартовалась в Полярном. В базе командир субмарины доложил о трех потопленных судах, общим водоизмещением в 24.000 тонн.

    28 февраля 1942 года командиром «Щ-421» стал, до этого занимающий должность старпома, капитан-лейтенант Видяев Федор Алексеевич. Прежний командир субмарины, Н.А. Лунин, получивший звание капитана 2 ранга, стал командовать подводной лодкой «К-21».

    Вечером 19 марта «Щ-421» вышла в свой последний боевой поход. Ее действия должны были происходить в районе позиции № 3 у мыса Нордкап. На борту субмарины в качестве обеспечивающего находился командир 3-го дивизиона капитан 2 ранга И.А. Колышкин.

    Едва покинув Полярное, утром 20 марта в 30 милях северо-восточнее мыса Цып-Наводок «Щ-421» обнаружила боевой корабль. В условиях плохой видимости, предположив, что это советский эсминец, проводящий противолодочный поиск, субмарина погружением уклонилась от встречи с ним. Возможность атаки корабля, прикрывающего установку минного поля «Бентос-А» (поставлено заградителями «Бруммер» и «Кобра» под охраной сторожевика «Поляркрайс», тральщика «M-1506» и охотников «Uj-1108» и «Uj-1109») у северо-восточного побережья полуострова Рыбачий была упущена. Еще одна атака на тральщик сорвалась днем 27 марта, когда цель внезапно развернулась и ушла вглубь фьорда.

    Торпеды были выпущены только днем 28 марта на подходах к Лаксе-фьорду, когда близ мыса Стуре-Финнкирке подводной лодкой был обнаружен транспорт противника водоизмещением примерно 5000 тонн и два сторожевых корабля, шедшие по обоим бортам транспорта на расстоянии 8-10 кбт от него. После сложного маневрирования (пуск торпед из кормовых торпедных аппаратов сорвался, так как из-за крупной зыби рулевой-горизонтальщик не мог своевременно всплыть на перископную глубину, и угол упреждения был пропущен), «Щ-421» с дистанции 7-8 кбт произвела носовой четырехторпедный залп. Через 50 и 58 секунд на субмарине зафиксировали два взрыва, что дало подводникам основание посчитать цель пораженной. Проследить результат атаки визуально не удалось, так как на подлодке стали фиксировать взрывы, которые были приняты за контратаку кораблей эскорта, но, вероятнее всего, были отзвуками бомбардировки немецкой авиацией проходящего в этом районе союзного конвоя «PQ-13». С небольшим перерывом взрывы продолжались до вечера; на подлодке насчитали 44 сброшенных на нее «глубинных бомбы». Противник не отмечает факт атаки субмарины, торпеды были выпущены по одной из единиц конвоя в составе транспортов «Sesostris» (2013 брт), «Sevre» (4585 брт) и танкера «Banco» (461 брт) в сопровождении сторожевого корабля «Polarfront», охотников «Uj-1108», «Uj-1110» и моторных тральщиков «R-90» и «R-91».

    Подводная лодка продолжила патрулирование, и 30 марта в районе Сверхольт-Клуббен пыталась атаковать транспорт противника. Боевое маневрирование происходило в условиях 6-балльной волны и завершилось безрезультатно; судно скрылось в глубине Порсангер-фьорда. С таким же результатом завершилась попытка атаковать пару тральщиков днем 3 апреля. Пуску торпед препятствовали плохая видимость и большой курсовой угол цели; корабли зашли в Хьеле-фьорд и скрылись в снежном заряде.

    3 апреля 1942 года подводная лодка «Щ-421» Указом Президиума Верховного Совета СССР «за образцовое выполнение боевых заданий командования на фронте борьбы с немецкими захватчиками и проявленные при этом доблесть и мужество» награждена орденом Красного Знамени, но поднять Краснознаменный флаг кораблю не пришлось.

    8 апреля, следуя в Лаксе-форде в подводном положении на глубине 15 м, подводная лодка приступила к доливке аккумуляторной батареи. В 20.58 в точке 71°06'8 с.ш./ 26°53'0 в.д. под кормой «Щ-421» раздался сильный взрыв, она подорвалась на антенной мине «UMB» германского заграждения «Ursula-B», выставленного минным заградителем «Ульм». Подводная лодка получила дифферент на нос 30-40°, в кормовых отсеках погас свет, а из поврежденных торпедных аппаратов и трещин в корпусе VII отсека внутрь корабля начала поступать вода. Через несколько секунд дифферент резко перешел на корму. Тем временем личный состав разбежался по аварийной тревоге; благодаря отличной подготовке растерянности не было. В VII отсеке краснофлотцы И.А.Жаворонков, П.И.Февралев, В.С.Кочура, А.П.Новиков и П.Н.Сизмин, под руководством старшины 1 статьи К.Н.Дряпикова, задраив переборочную дверь, повели борьбу за живучесть корабля, чем, по сути, спасли весь экипаж.

    Подводная лодка всплыла, что дало возможность осмотреться. Тем временем стало ясно, что в результате взрыва повреждена система воздуха высокого давления, электрическое и ручное управление вертикальными и горизонтальным рулями, кормовые торпедные аппараты, надстройка, ограждение рубки, кормовые балластные цистерны. Кроме того, вышли из строя многие приборы и механизмы, в том числе, гирокомпас и магнитный компас. Попытка дать «Щ-421» ход не увенчалась успехом, так как обе линии гребного вала были перебиты взрывом, а концы гребных валов утонули вместе с винтами. Попытка экипажа в масках «ИСА-М» произвести осмотр винтов, из-за большой зыби ни к чему не привела, так как людей выбрасывало на поверхность вверх ногами, несмотря на привязанный к ним груз. Вода в VII отсеке продолжала прибывать, достигнув настила палубы, пока люди, находившиеся там без света, не сумели задраить аварийную заднюю крышку торпедного аппарата № 5 и трещины в прочном корпусе; только тогда турбонасос стал справляться с ее откачкой.

    Убедившись в невозможности дать ход, в 23.25 Колшкин и Видяев донесли по радио командующему Северным флотом о том, что подводная лодка «Щ-421» подорвалась на мине, хода не имеет, погружаться не может, и ждет помощи. С того времени, когда трюм аварийных отсеков был осушен, подводники попытались пустить дизеля на винт, но безуспешно. Тогда, чтобы отвлечь работой внимание личного состава от положения корабля, дизеля остановили, и приступили к зарядке батарей и подкачке воздуха высокого давления, пока не была поучена радиограмма о выходе на помощь.

    Тем временем Командующий СФ приказал дать радио командиру «К-22», находившейся на позиции № 4, срочно следовать на помощь «Щ-421», а в случае невозможности спасти корабль, снять с него людей, а подлодку уничтожить. С этой же задачей из Полярного в район бедствия вышла «К-2» с командиром дивизиона капитаном 2 ранга М.И. Гаджиевым, которая покинула базу в 5 часов утра.

    А пока, чтобы подводную лодку не сносило к вражескому берегу, по предложению помощника командира субмарины А.М.Каутского на перископах были подняты два паруса, сшитых из чехлов дизелей. На «Щ-421» рассчитывали к рассвету насколько можно дальше оторваться от вражеского берега. Ветер был зюйд-ост около 4-х баллов, на море крупная зыбь, а видимость переменная из-за снежных зарядов. К утру видимость улучшилась, в 09.30 «Щ-421» погрузилась в позиционное положение, паруса пришлось убрать, так как они давали слабый эффект, а до берега противника, который стал виден, было всего лишь 8 миль.