Заложена 10 июня 1934 года на заводе № 198 (им. Марти) в Николаеве под стапельным номером 286. Секциями по железной дороге подводная лодка доставлена на завод № 199 (Амурская верфь) в Комсомольск-на-Амуре, где производилась её окончательная сборка. 7 ноября 1936 года субмарина спущена на воду, 9 декабря 1938 года под командованием Касатонова Владимира Афанасьевича вступила в строй и вошла в состав Тихоокеанского флота.

    9 августа 1945 года «Л-12» встретила под командованием капитан-лейтенанта Шелганцева Петра Захаровича (в некоторых источниках Шалганцева или Щелганцева) в составе 5-го дивизиона 1-й бригады ПЛ ТОФ.

    К началу советско-японской войны подводная лодка находилась в резерве командования (по другим данным она стояла в доке, но ее экстренно ввели в строй и подготовили к походу).

    19 августа 1945 года «Л-12» вышла на позицию «Б» южнее порта Румой. По официальной версии подводная лодка действовала у побережья острова Хоккайдо с целью срыва эвакуации южного Сахалина. На самом деле субмарине ставилась задача, в первую очередь, разведки подходов к порту Румой в ходе подготовки к высадке советских войск на территории собственно Японии, и лишь затем атака боевых кораблей противника в случае их появления в этом районе. На исходе 21 августа «Л-12» прибыла в на позицию. К тому времени обстановка круто изменилась. Еще 14 августа Император Японии объявил о согласии прекратить войну на условиях союзников, а президент США Трумэн 18 августа ответил отказом на предложение СССР предоставить ему зону оккупации Японии на северной части острова Хоккайдо. Японцы спешно готовились к эвакуации южного Сахалина.

    Рано утром 22 августа подводная лодка встретила однотрубный транспорт водоизмещением 4000 тонн вооруженный двумя орудиями. Судно шло с зажженными навигационными огнями. От первого торпедного залпа цель сумела уклониться. Через восемь минут подводники повторили попытку, и на этот раз удачно, одна из торпед попала в судно, и вскоре оно скрылось под водой. Вероятно, целью «Л-12» стал кабелеукладчик «Огасавара-Мару» (1456 брт) с беженцами на борту (из 702 человек находившихся на судне спастись удалось только 61). В ряде источников объектом атаки подводной лодки называются транспорт «Тайто-Мару», который потопила находящаяся рядом «Л-19», или сторожевой корабль «CD-75» (у разных авторов фрегат «№ 75» или корабль береговой обороны «Кайбокан № 75»), который пропал без вести после 23 августа 1945 года при переходе из Векканаи (Хоккайдо) в Майдзуру, и погиб на мине. Встреченный во второй половине дня конвой атаковать не удалось; после почти часового маневрирования, подводная лодка была обнаружена кораблями эскорта и атакована ими. Корабли противника сбросили на субмарину 5 глубинных бомб, от близких разрывов которых она получила повреждения и вынуждена была уйти. 28 августа 1945 года «Л-12» вернулась в базу.

    10 июня 1949 года субмарина получила обозначение «Б-12», а 20 февраля 1952 года подводная лодка разоружена и переформирована в учебно-тренировочную станцию «УТС-11». В середине 1960-х перечислена в состав 171-й отдельной бригады ПЛ КТОФ и поставлена на прикол в бухте Нагаево (Магадан); 28 сентября 1983 года исключена из списков судов ВМФ, 9 апреля 1984 года расформирована. В 1986 году корпус подводной лодки использован как основание строящегося каменного мола в бухте Нагаево.