Заложена 14 июня 1933 года на заводе № 198 в Николаеве под строительным номером 255. Вскоре на стапеле произошел пожар, который согласно выводам специальной комиссии произошел в результате диверсии. 2 февраля 1934 года подводная лодка перезаложена, и 23 июля 1934 года спущена на воду. 23 сентября 1934 года корабль отправлен по железной дороге во Владивосток, где на заводе № 202 (Дальзавод) был окончательно достроен. 31 декабря 1934 года «М-27» вступила в строй и 7 (по другим данным 3) января 1935 года, вошла в состав Морских сил Дальнего Востока.

    30 августа 1944 года подводная лодка отправлена по железной дороге на Черное море, и 29 октября 1944 года прибыла в Поти. В этот же день «М-27» зачислена в состав 5-го дивизиона 2-й бригады ПЛ Черноморского флота. Вместе с кораблем прибыл и его тихоокеанский экипаж во главе с капитан-лейтенантом Беличенко Александром Ивановичем. Так как к этому времени война на Черном море завершилась, подводная лодка участия в боевых действиях не принимала.

    31 мая 1946 года «М-27» исключена из состава ВМФ и 7 февраля 1948 года после демонтажа приборов и механизмов передана аварийно-спасательной службе флота для обеспечения тренировок водолазов.