Заложена под стапельным номером 244 на заводе № 112 (Красное Сормово) в Горьком (Нижний Новгород) 20 июня 1937 года. 20 апреля 1938 года подводная лодка спущена на воду. Во второй половине 1940 года «С-102» перешла в Ленинград, где под командованием капитан-лейтенанта Иванова Бориса Владимировича корабль начал программу приемных испытаний.

    Поздно вечером 21 октября 1940 года при проведении скоростных испытаний близ острова Гогланд, подводная лодка на одном из галсов догнала идущий тем же курсом небольшой деревянный финский пароход «Астрид» (602 брт), шедший с грузом соли из Ленинграда в Мянтилуото. Не замеченное ни сигнальной вахтой, ни вахтенным командиром, ни другими лицами, находящимися на мостике, (выход корабля в море обеспечивали командир дивизиона капитан-лейтенант М.Ф. Хомяков и флагманский штурман бригады), суденышко было буквально развалено подводной лодкой в диаметральной плоскости. Большая часть экипажа судна (10 человек) погибла; троих (капитана, первого механика и кочегара) подводники сумели спасти. Испытания пришлось прервать, но на этом злоключения лодки не кончились. На обратном пути субмарина проскочила Сескарский поворотный буй и продолжала движение на огонь маяка Стирсуден. Обнаружив ошибку, подводная лодка отвернула в сторону Шепелевского маяка, и оказалась в районе минной опасности (еще с финской войны). К счастью для корабля, все обошлось благополучно, но оргвыводы командования все же последовали: несмотря на то, что проведенным расследованием виновником инцидента был признан пароход, на ответственных лиц были наложены дисциплинарные взыскания, комдив понижен в воинском звании.

    16 (по другим данным 29) декабря 1940 года «С-102» вступила в строй, и 27 декабря 1940 года вошла в состав Краснознаменного Балтийского флота.

    Начало Великой Отечественной войны «С-102» встретила под командованием капитан-лейтенанта Иванова Бориса Владимировича в составе 2-го дивизиона 1-й бригады ПЛ КБФ в Усть-Двинске.

    На случай появления вражеских кораблей в западной части Рижского залива, 27 июня 1941 года подводная лодка вышла на позицию № 11. Обеспечивал первый боевой поход субмарины командир 2-го дивизиона капитан 2 ранга В.А.Червинский. До 8 июля «С-102» находилась севернее острова Рухну, пока не получила приказ командира 1-й бригады ПЛ капитана 1 ранга Египко подойти к Усть-Двинску на перехват вражеского соединения в составе вспомогательного крейсера и двух миноносцев типа «Ягуар» (реально плавбаза тральных сил «MRS-11», тральщики «M-23» и «M-31»; днем 6 июля эти корабли уже имели огневой контакт с эсминцами «Сердитый» и «Сильный»). Прибыв на рейд, подводная лодка, по докладу командира субмарины обнаружила лишь шлюпки, несущие наблюдение за водной поверхностью (реально, катера-тральщики плабазы).

    Следующий контакт с противником состоялся только днем 10 июля, когда у мыса Колкасрагс подводная лодка наблюдала проход крупного немецкого конвоя в Ригу. Так как суда двигались вдоль берега по мелководью, атаковать их не представилось возможности. Ситуация повторилась 12 июля, когда в том же районе «С-102» обнаружила корабли десантного соединения «Балтика». Малые глубины и прикрытие конвоя с воздуха вновь помешали субмарине выйти в атаку.

    Вечером 14 июля «С-102» получила приказ вернуться в Триги, 17 июля подводная лодка перешла в Таллин, а затем в Кронштадт, где корабль начал подготовку к переходу на Север.

    Несмотря на то, что по итогам похода подводная лодка получила положительную оценку командования, её командир был снят с должности, а на его место 31 июля 1941 года был назначен капитан-лейтенант (затем капитан 3 , 2 ранга) Городничий Леонид Иванович.

    5 августа 1941 года «С-102» совместно с «С-101» под общим командованием капитана 3 ранга М.Ф. Хомякова начала переход на Северный флот. 12 сентября, пройдя по Беломорканалу, «С-102» прибыла в Беломорск, 16 сентября субмарина перешла в Архангельск, где вошла в состав учебного дивизиона ПЛ. 17 сентября 1941года «С-102», повторив краткий курс боевой подготовки, вошла в состав Северного флота. По прибытии в Полярное 10 октября «С-102» перечислена в состав 3-го (с декабря 1941 2-го) дивизиона БПЛ СФ.

    Вечером 21 октября 1941 года подводная лодка вышла в свой первый боевой поход на новом театре. «С-102» предстояло действовать в районе Тана-фьорд – Бос-фьорд (позиция № 4). Едва прибыв в назначенный район, субмарина попала в сильный шторм; большинство экипажа укачалось, многие были неспособны нести вахту. Утром 25 октября, когда «С-102» находилась в надводном положении, штормовой волной за борт смыло вахтенного офицера, дивизионного штурмана старшего лейтенанта Кальнина Е.Г., который в этот момент находился на мостике один; это обнаружилось спустя час, все это время подводная лодка шла без всякой верхней вахты.

    Утром 29 октября «С-102» обнаружила на расстоянии 25-30 кбт два неохраняемых транспорта, следовавших вдоль берега. Подводная лодка начала маневрирование с целью занять выгодную позицию для пуска торпед, но внезапно вынырнула на поверхность. При попытке снова уйти под воду, по ошибке личного состава субмарина приняла в уравнительную цистерну 6 тонн воды (вместо 0,5 т) и провалилась на глубину 110 метров. Дальнейшее погружение удалось остановить аварийным продуванием главного балласта, после чего «С-102» так же стремительно выскочила на поверхность. Вторая попытка уйти под воду завершилась провалом на глубину 130 м и вторым аварийным всплытием. Естественно, после таких качелей, когда дифферент подводной лодки на корму достигал 30° (при погружении) и 40° в нос (при всплытии), в результате чего из аккумуляторов расплескалась часть электролита, о продолжении преследования конвоя не могло быть и речи.

    Неудачи, а так же тяжелые погодные условия, заставили командира субмарины запросить разрешение штаба на возвращение в базу, на что был получен ответ: «малютки» тоже находятся в море». После безрезультатного трехнедельного патрулирования «С-102» 13 ноября 1941 года вернулась в Полярное.

    Командование бригады оценило первый поход «С-102» как «плохо организованное учебное плавание», но командира наказывать не стали, вместо этого в следующий боевой поход обеспечивать его отправился командир 2-го дивизиона М.Ф. Хомяков.

    В ночь на 3 января 1942 года «С-102» вышла с задачей патрулирования района Вардё (позиция № 5). Вечером 5 января подводная лодка высадила разведгруппу на побережье противника, а днем 10 января в устье Перс-фьорда двумя торпедами атаковала одиночное судно в 2000 тонн. На подлодке зафиксирован взрыв, а спустя 4 минуты при осмотре горизонта в перископ цель не была обнаружена. Вероятнее всего безуспешной атаке подверглось норвежское судно.

    Следующая атака состоялась через четыре дня в устье Сюльте-фьерда, когда днем 14 января «С-102» атаковала вражеское судно из состава конвоя. Вскоре на подводной лодке зафиксировали три взрыва; на дно уходил транспорт «Тюркхайм» (1904 брт). Успех достался «С-102» дорогой ценой. В ответ субмарина подверглась ожесточенной контратаке кораблей эскорта «Uj-1205», «Uj-1403» из состава 12-й флотилии охотников. Охотники довольно точно определили местонахождения субмарины, первые глубинные бомбы накрыли ее, когда подводная лодка была на глубине 20 м., при этом подводная лодка подвсплыла, показав над водой носовую оконечность. Пережидая атаку противолодочных сил «С-102» легла на грунт на глубине 86 м. Тем временем охотники продолжали свою работу; через два с половиной часа, когда их боезапас иссяк, к ним присоединился сторожевик «V-5903» («Polarfront») добавив три десятка своего запаса глубинок. За 6 часов охоты за подводной лодкой немцы сбросили на нее 198 глубинных бомб (доставку еще 40 штук осуществили торпедные катера). В результате бомбардировки на подводной лодке в заполненных топливом цистернах главного балласта № 3 и 6 образовались трещины, повреждена система вентиляции цистерн главного балласта, вышло из строя электрическое управление вертикальным и горизонтальными рулями, поврежден эхолот. К вечеру «С-102» оторвалась от грунта, но результате того, что часть клапанов вентиляции кормовой группы вышла из строя, поданный в цистерны воздух вызвал сильный дифферент на корму. Окончательно всплыть удалось только спустя 11 часов после атаки; к этому времени подводная лодка уже покинула опасный район.

    Несмотря на серьезные повреждения, «С-102» не стала проситься в базу. Подводная лодка отошла в район зарядки, где в течение 15 – 17 января проводила необходимый ремонт. Лишь после того, как вечером 18 января в Перс-фьорде на борт субмарины была принята разведгруппа она получила приказ возвращаться. Вечером 20 января «С-102» прибыла в Полярное.

    Аварийный ремонт подводной лодки продлился почти весь февраль. Четвертый боевой поход субмарины начался вечером 2 марта 1942 года. «С-102» действовала в пределах позиции № 5 в районе Вардё (с 9 по 13 марта подводная лодка действовала в интересах союзного конвоя «PQ-12» в районе «Г»). Вечером 16 марта с борта субмарины на вражеское побережье был высажен разведчик. Утром 22 марта на «С-102» произошла серьезная авария; при погружении не закрылся левый газоотводный клапан одного из дизелей, в результате чего в трюм корабля попало 12 тонн воды. Подводная лодка всплыла, повреждение было устранено силами личного состава корабля.

    Во второй половине мая 1942 года «С-102» действовала в шхерном районе у острова Рольвсё (позиция № 2); боевой поход обеспечивал командир 2-го дивизиона ПЛ СФ М.Ф. Хомяков. После безрезультатных поисков в проливе Серё-сунд, днем 24 мая «С-102» попыталась проникнуть в Квенанген-фьорд, но после того как о борт субмарины стали скрежетать минрепы вражеского заграждения «Flankensperre-II», не стала испытывать судьбу и легла на обратный курс.

    Вернувшись в Полярное подводная лодка прошла навигационный ремонт. Необходимость замены аккумуляторной батареи задержала корабль в базе еще на два с половиной месяца, а так как нужного комплекта не нашлось, на подводную лодку установили аккумуляторы для подлодок I серии (к тому времени единственная северная подводная лодка этого типа, «Д-3» погибла). Вступив в строй, «С-102» в конце сентября – середине октября предприняла поход к северной оконечности Новой Земли для поиска вражеских кораблей, (после рейда тяжелого крейсера «Адмирал Шеер» в Карское море), но никого там не обнаружила.

    В следующий боевой поход в северную часть Баренцева моря с задачей прикрытия перехода одиночных союзных транспортов с Новой Земли в Исландию «С-102» вышла вечером 4 ноября. Уже днем 5 ноября подводная лодка получила приказ произвести поиск шлюпок с транспорта «Декабрист», затонувшего накануне вечером в результате атаки немецких самолетов-торпедоносцев южнее острова Надежды. Никого не обнаружив, субмарина утром 6 ноября прибыла на позицию, но и там никого не было.

    К действиям на вражеских коммуникациях «С-102» вернулась лишь во второй половине декабря. Подводная лодка действовала в районе Порсангер-фьорда (позиция № 3), но, как и в предыдущих патрулированиях никого не встретила. Днем 1 января 1943 года «С-102» вошла в Кольский залив.

    11 января подводная лодка встала на текущий ремонт в ходе которого на корабль поставили «родную» аккумуляторную батарею; 15 апреля 1943 года «С-102» вступила в строй.

    В первой половине июня подводная лодка действовала в районе мыса Нордкап (позиция № 3), но кроме подрыва на трубке «КА» мины «UMB» при форсировании минного заграждения «NW-27» вечером 3 июня, впрочем, в результате которого субмарина получила лишь незначительные повреждения, ничего существенного не произошло.

    Второе патрулирование в районе Нордкапа ознаменовалось торпедной атакой, когда утром 18 августа «С-102» атаковала судно из состава крупного конвоя под прикрытием авиации. Подводная лодка с дистанции 12 кбт выпустила две торпеды (одна из них с неконтактным взрывателем), по достаточно крупному транспорту (6-8 тысяч тонн) и спустя 100 секунд зафиксировала взрыв. По немецким данным следы торпед, пущенные подводной лодкой, одна из которых шла по поверхности, были замечены противником с большого расстояния, что не составляло труда увернуться от них. Отгоняя субмарину, корабли сопровождения сбросили на безопасном удалении от подводной лодки несколько глубинных бомб.

    Третий выход к Нордкапу в район мыс Омганг – мыс Сверхольт-клуббен (позиция №6) в первой половине октября так же как и предыдущие патрулирования не было богато событиями. Утром 7 ноября «С-102» высадила разведгруппу на вражеском побережье, но кораблей и судов противника встретить не удалось; часть времени подводная лодка штормовала в районе зарядки аккумуляторов, при этом волнами были сорваны ограждения носовых горизонтальных рулей по правому борту и два листа обшивки легкого корпуса в кормовой части субмарины.

    Вечером 26 декабря «С-102» была направлена на перехват германского линкора «Шарнхорст», но уже следующим днем стало известно, что корабль потоплен. Подводная лодка получила приказ следовать для действий на позиции № 2 в Тана-фьорде, но, не пробыв там и двух суток из-за течи в трюме, отчего приходилось отходить в море для откачки воды, была отозвана в базу.

    Во второй половине января 1944 года «С-102» действовала в районе мыс Нордкин – мыс Слетнес (сектор № 4) в рамках операции «РВ-1». На исходе 20 января западнее мыса Слетнес «С-102» атаковала достаточно крупный транспорт из состава многочисленного конвоя «Ki-103-Rf» (11 судов). Четыре торпеды были пущены из надводного положения с дистанции 12-14 кбт, вскоре на подводной лодке зафиксирован взрыв, цель посчиталась пораженной. По прибытии в базу подводники отчитались о потоплении 6000-тонного транспорта (командование бригады засчитало его субмарине), но противник не подтверждает потерю судна; торпедная атака им была не замечена. 26 января на подводной лодке в нижнем положении заклинен зенитный перископ, который по приходе в базу пришлось заменить; 30 января она прибыла в Полярное.

    Следующий выход на вражеские коммуникации состоялся в первой половине марта 1944 года. «С-102» действовала в районе Порсангер-фьорд – мыс Нордкап (позиция «Z»). В ходе патрулирования подводная лодка неоднократно обнаруживала тральщики противника, но не атаковала, ожидая прохождения конвоев, которые так и не появились. Вернувшись в базу, «С-102» встала на текущий ремонт, который был совмещен с установкой на корабль гидролокатора «Дракон» и оборудования для использования электроторпед «ЭТ-80». Вступив в строй, подводная лодка успела принять участие в завершающем этапе боев на Севере, операции «Вест». С 12 по 24 октября «С-102» находилась в районе мыс Маккаур – мыс Берлевог (сектор «Д»). За это время через позицию подлодки необнаруженными прошло несколько вражеских конвоев, но только раз «С-102» попыталась выйти в атаку. 24 октября обнаружившие атакующую субмарину немецкие тральщики «М-361» и «М-381» отогнали ее, сбросив на безопасном удалении от подлодки 30 глубинных бомб. Вечером 25 октября «С-102» прибыла в Полярное.

    В октябре 1944 года крайним восточным пунктом вражеских коммуникаций на Севере стал Тормсё, который находился в зоне ответственности союзников, поэтому выход советских подводных лодок на позиции был прекращен.

    После окончания войны «С-102» продолжала оставаться на Севере, пока 6 апреля 1954 года не была перечислена в состав Тихоокеанского флота. Летом – осенью 1954 года подводная лодка Севморпутем перешла на Дальний Восток.

    14 марта 1955 года «С-102» выведена из боевого состава, разоружена и переформирована в плавучую зарядовую станцию «ПЗС-56» (с 12 января 1957 года «ЗАС-9») и поставлена на прикол.

    30 января 1967 года она исключена из списков и сдана на слом.