Заложена 17 ноября 1932 года под заводским номером 239 на заводе № 198 в Николаеве. 22 мая 1933 года подводная лодка спущена на воду, и 9 сентября 1934 года «М-51» вошла в состав Морских Сил Черного моря. Первым командиром субмарины стал М.С. Бойко, который командовал подводной лодкой до декабря 1934 года. Как остальные подводные лодки VI серии, «М-51» не отправили на Дальний Восток, а вместе с однотипной «М-52» оставили на Черном море для подготовки кадров подводников.

    22 июня 1941 года подводная лодка встретила под командованием старшего лейтенанта (впоследствии капитан-лейтенанта) Прокофьева Владимира Матвеевича в составе Отдельного учебного дивизиона ПЛ ЧФ и находилась на ремонте в Севастополе. 1 июля 1941 года «М-51», закончив ремонт, вышла к месту своего постоянного базирования в Новороссийск.

    Уже 8 июля лодка вышла в дозор на подходы к Новороссийску (позиция № 10). Утром 14 июля у мыса Утриш «М-51» была принята за вражескую субмарину, и чуть было не протаранена транспортом «Красная Кубань». В дальнейшем по вине радиста подводной лодки она потеряла связь с базой, из-за чего командир дивизиона капитан 1 ранга Л.Г. Петров был вынужден на эсминце «Смышленый» выйти в море на поиски субмарины. Следующие выходы на дозорные позиции к Новороссийску и Керченскому проливу также оказались безрезультатными.

    27 октября 1941 года «М-51» перешла в Керчь. Подводную лодку предполагалось использовать для ведения разведки и уничтожения плавсредств противника в западной части Азовского моря, но после первого же выхода в связи с эвакуацией Керченской ВМБ 9 ноября субмарина отозвана в Новороссийск.