Заложена 15 марта 1930 года на заводе № 198 (им. Марти) в Николаеве под строительным номером 201/31 и наименованием «Гарибальдиец». 31 августа 1931 года подводная лодка спущена на воду. Несмотря на то, что в ходе испытаний «ленинцев» были выявлены некоторые серьезные недостатки, особенно нарекания моряков вызвали низкое качество аккумуляторных батарей и плохая система вентиляции, по указанию руководства УВМС подводные лодки второй серии все же были приняты от промышленности. 8 октября 1933 года «Л-4» вступила в строй и 14 октября вошла в состав Морских сил Черного моря. Первым командиром корабля назначен Болтунов Павел Иванович. 15 сентября 1934 года подводная лодка получила обозначение «Л-4», но старое название продолжалось употребляться как в официальных документах, так и в повседневной жизни.

    28 августа 1934 года на «Гарибальдийце» произошла авария, приведшая к человеческим жертвам. Субмарина шла в подводном положении, когда из-за неправильной системы вентиляции аккумуляторных ям во втором отсеке произошел взрыв гремучего газа. Пять человек при этом погибли, еще одиннадцать получили ранения. В момент аварии на «Л-4» находилось 78 человек, и только умелые действия командира корабля предотвратили более серьезные последствия.

    22 июня 1941 года «Гарибальдиец» встретил под командованием капитан-лейтенанта (впоследствии капитана 3, 2 ранга) Полякова Евгения Петровича в составе 1-го дивизиона 1-й бригады ПЛ ЧФ, находясь в среднем ремонте на заводе № 201 в Севастополе. Спешно закончив ремонт и пройдя ускоренный курс боевой подготовки в августе 1941 года «Л-4» приступила к выполнению минных постановок.

    Как правило, на Черном море, выставив мины, подводные минные заградители сразу возвращались в базу. Кроме того, координаты будущего минного поля определялись в штабе, где не знали точных трасс движения судов противника, а командиры подводных минзагов не имели права изменять границы минного поля.

    Всего в 1941 году «Л-4» семь раз выходила на минные постановки, выставив в районе мыса Шаблер, у Георгиевского гирла Дуная, близ Мангалии, и на подходах к Варне (у мыса Галата) в общей сложности 140 мин. На них погибли шедший из Стамбула в Варну с грузом пшеницы болгарский пароход «Шипка» (2.304 брт, подорвался 15 сентября), румынский минный заградитель «Реджеле Кароль I» (погиб 10 октября в точке 43°10,4' с.ш./28°00,6' в.д.) и катерный тральщик «D-2», (19 ноября 1941 г. у Варны).

    За время этих походов «Л-4» выходила в торпедную атаку только один раз. Днем 5 октября 1941 года у Мангалии две торпеды с «Гарибальдийца» прошли мимо румынского эсминца «Реджина Мария», который контратаковал подводную лодку, сбросив на нее 12 глубинных бомб. Через полтора часа по «Л-4» отбомбился миноносец «Сборул», но сброшенные 6 глубинных бомб так же не достигли цели. Это был не единственный контакт с противником. Вечером 18 августа субмарину атаковал германский гидросамолет «Ar-196». Из-за заедания кингстона кормовой цистерны главного балласта «Гарибальдиец» не сумел вовремя погрузиться. В результате близкого разрыва бомбы «Л-4» получила повреждения обшивки ограждения рубки и перископа. Днем 9 сентября «Гарибальдиец» по ошибке атаковал артиллерией подводную лодку «Щ-208», приняв ее за шхуну, безрезультатно выпустив по ней 3-102 мм снаряда. Атакованная подводная лодка срочно погрузилась.

    После проведения навигационного ремонта 6 декабря «Л-4» вышла в район мыса Эмине (позиция № 22). Вечером 12 декабря во время зарядки аккумуляторов за кормой субмарины прогремел взрыв мины румынского заграждения «S-18». Подводная лодка получила повреждения корпуса и механизмов – баллеры кормовых горизонтальных рулей, вертикального руля и левая линия гребного вала получили деформации, но осталась в указанном районе до конца назначенного срока. С приходом в базу «Л-4» встала на аварийный ремонт и прошла докование. Через 3 месяца субмарина вновь вступила в строй.

    В мае 1942 года «Гарибальдиец» привлекают к снабжению Севастополя. Всего «Гарибальдиец» совершил 7 прорывов в осажденный город, доставив его героическим защитникам 160 тонн боеприпасов, 290 тонн продовольствия, 27 тонн бензина. Подводная лодка доставила в Черноморскую твердыню 7 человек, эвакуировав на Кавказ 243 человека.

    Уже в ходе первого транспортного рейса 8 мая субмарина была атакована пикирующим бомбардировщиком «штука». В результате разрывов двух близко упавших бомб на подводной лодке погасло освещение и заклинилась крышка торпедного аппарата № 3. В шестом транспортном рейсе после выхода из Севастополя «Л-4» была обнаружена сторожевыми катерами противника, сбросившими на субмарину 48 глубинных бомб. Прибыв в Новороссийск, «Гарибальдиец» откачал в воду из цистерн главного балласта остатки бензина, который подводная лодка доставила защитникам осажденной крепости. От искры из глушителя стоявшего рядом катера, бензин у борта «Л-4» загорелся. Начавшийся пожар грозил перекинуться на носовую надстройку субмарины, где находились ящики с боеприпасами. К счастью, благодаря правильным и решительным действиям членов экипажа в главе с боцманом И.С. Перовым, ящики с боеприпасами были выброшены в воду, пожар был быстро потушен без жертв среди личного состава (1 человек получил легкие ожоги) и серьезного материального ущерба (лишь на надстройке обгорела краска).

    Последний транспортный рейс в Севастополь был особенно тяжелым. Доставив защитникам крепости боеприпасы и продовольствие, подводная лодка на обратном пути в Новороссийск около 12 часов преследовалась сторожевыми катерами и авиацией противника.

    2 июля самолеты врага совершили внезапный налет на Новороссийск. 64 «Ju-88» в сопровождении 15 истребителей неожиданно вынырнули из-за туч и сбросили на стоящие в гавани корабли около 170 авиабомб. За каких-то четверть часа погибли лидер «Ташкент», эсминец «Бдительный», санитарный транспорт «Украина» и несколько малых судов. Многие корабли получили повреждения. Экипаж «Л-4» потерял убитыми двух человек. (Погибли командир отделения трюмных старшина 1 статьи Лебедь Афанасий Кирсанович и рулевой краснофлотец Ивочкин Михаил Михайлович). В этот же день подводная лодка перешла в Поти, где провела текущий ремонт, который продлился до начала августа. После вступления в строй субмарину вновь привлекают к минным постановкам. Подводная лодка успешно справилась с задачей, в два приема выставив мины у побережья Крыма (в 3,5-5 милях юго-восточнее мыса Сарыч), и в 5 милях юго-западнее мыса Бурнас. 16 сентября юго-западнее мыса Херсонес «Л-4» была обнаружена самолетом и эсминцем «Реджеле Фердинанд» из состава эскорта конвоя, которые безрезультатно сбросили на субмарину 26 глубинных бомб. Это был не единственный случай обнаружения подводной лодки силами ПЛО противника. В течение 21 сентября «Гарибальдиец» длительное время преследовали сторожевые катера, которые без успеха израсходовали 65 глубинных бомб. Подводная лодка прибыла в Поти, где 23 октября экипаж субмарины мог поздравить себя с награждением корабля орденом Красного Знамени. «Гарибальдиец» стал первой Краснознаменной подводной лодкой Черноморского флота.

    В декабре 1942 - марте 1943 года субмарину привлекают к патрулированию района выхода из Босфора (позиция № 46) и района Феодосия – мыс Чауда (позиция № 48-б/63). За эти три выхода на позиции подводная лодка встреч с кораблями и судами противника не имела.

    Вечером 14 мая «Л-4» вышла к южному берегу Крыма (позиция № 84). Прибыв в указанный район, днем 22 мая в точке 45°00,3' с.ш./ 35°58,7' в.д. подводная лодка атаковала небольшой конвой в составе БДБ под эскортом торпедного катера. Командир субмарины в перископ наблюдал попадание в цель, столб воды и обломков. По советским данным торпедирован самоходный паром «MFP-470», но противник не подтверждают успех подводной лодки. Германская БДБ наблюдала детонацию двух торпед, шедших по поверхности.

    Следующим утром южнее Судака «Л-4», не имея возможности занять выгодную позицию для торпедной атаки, всплыла и вступила в артиллерийский бой с двумя немецкими самоходными баржами, добившись попадания в ходовую рубку «F-329» 102-мм снаряда. (В некоторых источниках пострадавшей называют «MFP-239»). Подводная лодка успела выпустить 8 снарядов, до того как командир субмарины обнаружил, что вторая баржа изменила курс и повернула в сторону подводной лодки. «Гарибальдиец» погрузился, а поскольку преследования не было, благополучно покинул место боевого столкновения. Поврежденная баржа, имевшая потери среди экипажа (четверо убитых, двое раненых), была отбуксирована в Феодосию, и, вероятно, не восстанавливалась.

    В следующий боевой поход «Л-4» вышла вечером 10 июля. После того, как 18 июля подводная лодка выставила в 2-3,5 милях южнее Евпаторийского маяка 20 мин, субмарина приступила к патрулированию района у мыса Тарханкут (позиция № 82-а). На минах «Л-4» 28 июля подорвался лихтер «EL.74» (порядка 140 брт). Тяжело поврежденное судно отбуксировано в Евпаторию, и в строй так и не введено. После его гибели германские тральщики три дня (с 29 по 31 июля) проводили траление опасного района, уничтожив 14 мин, но 23 ноября здесь же подорвался и погиб немецкий транспорт «Santa Fe» (4627 брт), потеря которого стала, вероятно, самым крупной материальной потерей немцев на морских коммуникациях Восточного фронта. На борту судна находилось 1278 тонн военных грузов, в том числе 12 САУ, 100 морских мин, реактивные снаряды. При катастрофе погибло 28, и ранено 11 человек.

    19 июля «Л-4» сменила район действий, перейдя в район Босфора (позиция № 85-а). Так как смена района произошла внепланово, в боевом приказе, отданному командиру субмарины перед выходом в море, не содержалось ограничений по атаке нейтральных судов. Утром 22 июля в точке 41°26' с.ш./ 28°44' в.д. подводная лодка потопила артиллерией неизвестную парусно-моторную шхуну, израсходовав 33 102-мм снаряда. Через 36 часов в точке 41°25' с.ш./ 28°43' в.д. «Л-4» атаковала артиллерией (израсходовано 5 102-мм снаряда) и потопила вторую шхуну. На этот раз от действий субмарины пострадали турки, потерявшие парусно-моторные шхуны «Tayyari Bahri» (возможно, судно называлось «Hudayi Bahri») в 50-60 брт и «Gurpinar» водоизмещением около 35-40 брт. В ночь на 25 июля подводная лодка покинула позицию и утром 30 июля благополучно ошвартовалась в Поти.

    Больше в 1943 году «Л-4» в море не выходила. 8 сентября подводная лодка начала текущий ремонт, в феврале – марте 1944 года она прошла докование и только 8 апреля вступила в строй. С началом освобождения Крыма «Гарибальдиец» снова привлекают к участию в боевых действиях. Вечером 15 апреля подводная лодка вышла в район юго-западнее мыса Херсонес (позиция № 9) с задачей нарушения коммуникаций противника на линии Севастополь – Констанца. Подводная лодка долго не могла выбрать выгодную для атаки позицию, пока на исходе 26 апреля в точке 43°56' с.ш./ 30°55' в.д. не выпустила шесть торпед по неопознанной цели (по разным источникам объектом атаки субмарины стало судно «Хельга» в 1620 брт, буксир «Радецкий», либо группа противолодочная группа), но промахнулась. Субмарина была контратакована кораблями противника, так же безрезультатно сбросившими 3 глубинных бомбы.В ночь на 4 мая на «Гарибальдийце» вышли из строя кормовые горизонтальные рули. Для устранения неисправности подводная лодка перешла в пределы позиции № 14 юго-западнее мыса Сарыч. Мичман Петров и краснофлотец Котовский, рискуя жизнью, проникли в кормовую балластную цистерну – только оттуда имелся доступ к неисправности, и провели все необходимые ремонтные работы. Уже 6 мая «Л-4» вернулась в отведенный ей район.

    Наконец утром 11 мая, наведенная воздушной разведкой подводная лодка атаковала судно из состава быстроходного конвоя под кодом «Астра», шедшего в Севастополь. Субмарина добилась попадания одной или двух торпед (из четырехторпедного залпа) в танкер «Фридерикс» (7.327 брт, бывший французский «Фируц»). Взрыв торпеды пришелся на машинное отделение судна, полностью уничтожив машину. Эсминец «Марасешти» и охотник «Uj-108» из состава эскорта сбросили на «Л-4» 67 глубинных бомб, от разрывов которых на «Гарибальдийце» был подорван клинкет газоотвода дизелей. Через них внутрь корпуса субмарины стала поступать вода (до 1,5 тонны в час), так же были повреждены приводы вертикального и кормовых горизонтальных рулей, обшивка цистерны главного балласта и некоторые электроизмерительные приборы. Поврежденный транспорт, полностью лишился хода, и немцам пришлось буксировать его обратно в Констанцу. Торпедирование «Фридерикса» нанесло ощутимый удар по эвакуации противника из Крыма, так как судно могло принять на борт до 10.000 человек. 28 августа оно затопленным было обнаружено советскими войсками в Констанце. После окончания войны судно было поднято, отремонтировано и введено в строй советского торгового флота под названием «Волганефть».

    15 мая 1944 года «Л-4» благополучно завершила свой последний боевой поход, вернувшись в базу. В сентябре 1944 года боевые действия на Черном море завершились. К этому времени «Л-4» в ожидании капремонта находилась на консервации. 22 июля боцман «Гарибальдийца» Иван Степанович Перов был удостоен звания Герой Советского Союза. Командира субмарины капитана 2 ранга Полякова в середине июня 1944 года назначили командиром дивизиона подводных лодок, а на его место 15 сентября 1944 года пришел капитан-лейтенант (впоследствии капитан 3 ранга) Гобатовский Степан Петрович.

    16 июня 1949 года подводная лодка получила обозначение «Б-34» и 3 ноября после завершения капитального ремонта наконец-то вступила в строй. 2 ноября 1954 года субмарина была выведена из боевого состава для использования в учебных целях и передана Севастопольскому высшему военно-морскому инженерному училищу.

    17 февраля 1956 года подводная лодка разоружена и вскоре сдана на слом.