Заложена 13 ноября (по другим данным 4 или 13 сентября) 1938 года под стапельным номером 265 на заводе № 112 (Красное Сормово) в Горьком; спущена на воду 25 апреля 1939 года. К началу Великой Отечественной войны техническая готовность корабля составляла 94%. Под командованием капитан-лейтенанта (затем капитана 3 ранга) Нечаева Николая Павловича подводная лодка готовилась к переходу в Ленинград где корабль планировалось окончательно ввести в строй. Осенью 1941 года субмарина переведена на завод № 638 (им. Сталина) в Астрахань, а затем для производства приемо-сдаточных испытаний в Баку.

    30 июня 1942 года «С-103» вступила в строй и 9 июля вошла в состав Каспийской военной флотилии.

    15 апреля 1943 года в составе Отдельного отряда ПЛ субмарина начала движение по внутренним водным путям из Баку в Архангельск. Прибыв в пункт назначения, 28 мая «С-103» вошла в состав Северного флота. После отработки задач по боевой подготовке подводная лодка 20 сентября 1943 года прибыла в Полярное и зачислена в состав 5-го дивизиона бригады ПЛ СФ.

    19 октября 1943 года «С-103» отправилась в свой первый боевой поход, который обеспечивал командир 3-го дивизиона ПЛ СФ капитан 2 ранга В.А. Иванов. Подводной лодке предстояло патрулировать в районе острова Рольвсё (позиция № 4). Первый противник был обнаружен утром 24 октября, когда подводная лодка из-за большого курсового угла не стала атаковать два неустановленных судна. Спустя двое суток погружающаяся субмарина была обнаружена немецким береговым постом. Незамедлительно для ее поиска и уничтожения были вызваны корабли ПЛО (охотник «Uj 1209» и тральщик «М 365»), которым первоначально удалось установить гидроакустический контакт с подводной лодкой и даже сбросить на нее 8 глубинных бомб, которые взорвались на безопасном удалении от «С-103».

    Подводная лодка осталась на позиции, но дальнейшее патрулирование прошло так же безуспешно, хотя, в штабе предпринимались попытки навести «С-103» на вражеские конвои, идущие из Варангер-фьорда.

    Два следующих боевых похода подводной лодки, которые проводились в рамках операций «РВ-1» и «РВ-3» так же не принесли результата; во второй половине января 1944 года «С-103» искала вражеские конвои севернее мыса Нордкап (сектор № 6), во второй половине апреля патрулировала тот же район (сектор «Д», обеспечивающий командир бригады ПЛ СФ капитан 1 ранга И.А. Колышкин).

    Четвертый боевой поход «С-103» проходил в рамках проведения операции «РВ-4» во второй половине мая 1944 года. Подводная лодка действовала в секторе № 1 (Порсангер-фьорд – Лаксе-фьорд). Днем 29 мая в устье Лаксе-форда «С-103» четырьмя торпедами с дистанции 18-20 кбт атаковала группу тральщиков (реально охотники «Uj-1209», «Uj-1211» и «Uj-1219» из состава 12-й флотилии). Несмотря на то, что торпеды были пущены при угле встречи 140°, через 170 секунд на подлодке зафиксировали два взрыва, еще два взрыва раздалось спустя 200 – 210 секунд. Осматривая горизонт в перископ, командир субмарины отметил в направлении цели шапку бело-зеленого дыма, посчитав, что торпедами поражены все три корабля. Несмотря на то, что при возвращении «С-103» в базу ее действия были подвергнуты критике, заявленный успех был полностью засчитан. (Из атакованных подводной лодкой кораблей позже два были потоплены советскими субмаринами – «Uj-1209» 20 июня 1944 года отправила на дно «С-104», «Uj-1219» стал жертвой торпед «В-4» утром 20 октября 1944 года). Стороной противника факт атаки подводной лодки его кораблей в данное время в этом месте не отмечен.

    По возвращении из похода «С-103» встала на ремонт с докованием, в ходе которого на корабль установлены прибор для использования электроторпед и выдвижная антенна «ВАН-ПЗ»; в следующий раз подлодка вышла на позицию только в августе 1944 года.

    Пятый боевой поход «С-103» проходил в секторе № 3 в районе Конг-фьорд – мыс Маккаур в рамках операции «РВ-7». Утром 23 августа в районе Маккаурсанд-фьорда подводная лодка безрезультатно потратила две торпеды на одиночную десантную баржу, а спустя час тремя (четвертая не вышла из аппарата) электроторпедами атаковала одиночное судно. По наблюдениям командира субмарины, две торпеды попали в 3.000-тонный танкер, который получил крен, а затем шум его винтов вовсе прекратился. По данным противника каботажник «Гретхен» (225 брт) наблюдал прохождение аж 5 торпед, но благополучно пропустил их мимо; они взорвались при ударе о скалы.

    Следующая атака состоялась днем 28 августа у мыса Харбакен, когда «С-103» атаковала судно из состава конвоя «Ki-128-Lf». Скоро на подводной лодке услышали взрывы, сначала два глухих, а затем один, но большой силы. Наблюдая за результатом атаки в перископ, командир субмарины отметил отсутствие в составе конвоя транспорта и сторожевика. Немцы наблюдали прохождение трех торпед, попадания которых они смогли избежать (одна из них шла по поверхности). Корабли эскорта не стали преследовать субмарину, так как не отметили точку пуска торпед подводной лодкой. Вечером 29 августа «С-103» благополучно вернулась в Полярное, где вскоре встала на ремонт, что не позволило субмарине выйти в море ни в сентябре, ни в октябре, когда выходы лодок на позиции прекратили, так как конечной восточной точкой вражеских коммуникаций стал Тормсё, который находился в зоне оперативной ответственности союзников.

    После окончания войны «С-103» служила на Севере. 29 декабря 1955 года подводная лодка разоружена и исключена из списков. 18 января 1956 года расформирована и в 1957 году разобрана на металл.