Заложена под стапельным номером 304 на заводе № 112 (Красное Сормово) в Горьком (Нижний Новгород) 30 октября 1940 года. Начало войны застало подводную лодку на достроечной площадке, с уже установленными главными механизмами. С 1 июля завод перешел на выпуск танков Т-34, что отодвинуло сроки сдачи корабля флоту. 16 апреля 1942 года субмарина спущена на воду. Летом 1942 года ГКО принял решение о передаче «малюток» XII серии сормовской постройки Северному флоту. 25 октября 1942 года корабль погружен на транспортер и отправлен по железной дороге на завод № 402 в Молотовск (Северодвинск), куда благополучно прибыл 1 ноября. 16 декабря 1942 года подводная лодка вторично спущена на воду и 24 июня 1943 года вступила в строй. 1 июля «М-107» зачислена в состав 6-го дивизиона ПЛ СФ (до этого входила в отдельный учебный дивизион, с 4 декабря 1943 года подводная лодка в составе 4-го дивизиона). Так как средства на достройку корабля были собраны комсомольцами и молодежью Новосибирской области, 18 июня 1943 года приказом Наркома ВМФ подводной лодке присвоено наименование «Новосибирский комсомолец».

    10 августа 1943 года «М-107» под командованием капитан-лейтенанта Кофанова Владимира Павловича (20 июля 1943 года сменил на этой должности капитана 3 ранга Павлицкого Николая Ивановича) вошла в состав Северного флота.

    В первый боевой поход с задачей патрулирования района Вардё – мыс Сейбунес (позиция № 3) «Новосибирский комсомолец» вышел вечером 7 сентября. На борту субмарины, обеспечивая молодого командира корабля, находился командир 6-го дивизиона ПЛ капитан 2 ранга Фисанович И.И. Видимо, присутствие прославленного подводника, Героя Советского Союза сыграло свою роль: днем 11 сентября у мыса Харбакен подводная лодка атаковала большой транспорт (по оценке подводников 7-8 тыс. тонн) из состава конвоя. Спустя полторы минуты на субмарине зафиксирован сильный взрыв, а вскоре, осматриваясь в перископ, командир цель не обнаружил. Торпеда попала в борт германского охотника «Uj-1217», который два месяца назад отличился, потопив 5 июля советскую подводную лодку (это была «М-106» либо «Щ-422»). Охотник пошел на дно в точке 70°38' с.ш./30°26' в.д., унеся с собой жизни 29 немецких моряков, а «М-107», избежав преследования, вечером 12 сентября прибыла в Полярное.

    Следующее боевое патрулирование подводной лодки проходило в первой половине октября. «Новосибирский комсомолец» действовал в Варангер-фьорде (позиция № 1). Вечером 9 октября «М-107» у мыса Лангбунес разрядила торпедные аппараты по судну в составе конвоя. Вскоре на подводной лодке отмечен раскатистый взрыв, а при осмотре горизонта в перископ цель не наблюдалась. При отходе с места атаки подводники зафиксировали еще три глухих отдаленных взрыва, но противник не комментирует результат атаки подводной лодки.

    Третий боевой поход «М-107» во второй половине ноября прошел неудачно: вскоре после того как подводная лодка приступила к патрулированию позиции № 1-В в районе Вардё – Конгс-фьорд, на ней оказался залитым водой перископ, который оставался неисправен до конца похода. Оставаясь слепой, подводная лодка была вынуждена отказаться от атаки конвоя, обнаруженного с помощью шумопеленгатора днем 26 ноября.

    Прибыв Полярное, подводная лодка приступила к навигационному ремонту и слипованию. В ходе ремонтных работ на корабле был установлен стабилизатор глубины «Спрут».

    Вступив в строй и проведя курс боевой подготовки, «М-107» вечером 2 апреля 1944 года вышла с задачей патрулирования района Конгс-фьорда (позиция № 11). Утром 5 апреля подводная лодка была обнаружена кораблями эскорта вражеского конвоя и подверглась 4-х часовому преследованию, в ходе которого противник сбросил на субмарину 56 глубинных бомб. На «М-107» погас свет в боевой рубке, вышел из строя репитер гирокомпаса. Оторвавшись от преследования, подводная лодка продолжила выполнение задачи, через два дня в районе Бос-фьорда в точке 70°46,7' с.ш./30°15,5' в.д. атаковала тральщик из состава конвоя. Вскоре на подводной лодке зафиксировали глухой взрыв, хотя немцы, занятые в этот момент отражением налета советской авиации, даже не заметили атаки.

    Утром 9 апреля «М-107» прибыла в Полярное, фактически завершив боевую карьеру. 30 апреля 1944 года начала подготовку к перебазированию на Черноморский флот и 12 мая была отправлена по железной дороге в Поти, куда благополучно прибыла через 24 дня. 9 июля подводная лодка вошла в состав отдельного учебного дивизиона ПЛ Черноморского флота, но боевых действиях на этом театре участия не принимала.

    17 августа 1953 года «М-107» выведена из боевого состава, 15 сентября переформирована в плавучую зарядовую станцию «ПЗС-17» и поставлена на прикол, а 21 мая 1956 года исключена из списков судов ВМФ. Вскоре корпус субмарины передан аварийно-спасательной службе ЧФ и обращен в болванку для тренировки водолазов и подготовки личного состава спасательных судов к действиям по поддержанию жизнедеятельности и спасению экипажей аварийных подводных лодок. Оставлена на грунте на внешнем рейде Балаклавской бухты на глубине 94 метра, где находится до сих пор.

    Преемницей традиций «Новосибирского комсомольца» стала подводная лодка «Б-396» 641-го проекта, которая в 1979 году также была построена на горьковском заводе «Красное Сормово». Военно-морской флаг на ней был поднят 24 октября 1980 года. В 2006 году подводная лодка установлена в качестве корабля-музея на берегу Химкинского водохранилища в Москве.