Подводная лодка заложена 4 сентября 1938 года на заводе № 112 (Красное Сормово) в Горьком под стапельным номером 266, спущена на воду 25 апреля 1939 года. К началу Великой Отечественной войны техническая готовность корабля, командовал которым капитан-лейтенант Н.Н. Кулыгин, составляла 91,6%. Осенью 1941 года «С-104» переведена для достройки в Астрахань на завод № 638 (им. Сталина), а затем для производства приемо-сдаточных испытаний в Баку. 22 сентября 1942 года подводная лодка вступила в строй, и 15 октября 1942 года вошла в состав Каспийской военной флотилии.

    14 апреля 1943 года под командованием капитан-лейтенанта (затем капитана 3 ранга) Никифорова Михаила Ивановича в составе Отдельного отряда ПЛ корабль начал движение по внутренним водным путям из Баку на Северный флот, и 25 мая прибыл в Архангельск. 2 июля 1943 года «С-104» вошла в состав Отдельного учебного дивизиона ПЛ Северного флота. После отработки задач боевой подготовки подводная лодка 30 сентября 1943 года зачислена в состав 5-го дивизиона бригады ПЛ СФ.

    В этот же день «С-104» прибыла в Полярное, где начала подготовку к своему первому боевому походу. Утром 12 октября, во время стоянки в губе Оленья, подводная лодка была атакована звеном истребителей-бомбардировщиков «Fw-190». Сброшенные с самолетов бомбы взорвались неподалеку от кормы субмарины, в результате чего на «С-104» подорван входной люк IV отсека, повреждены балластные цистерны № 4, 5, 7 и 9, лопнули 13 баков аккумуляторной батареи, вышли из строя некоторые приборы и механизмы, получил ранение помощник командира С.С. Калибров; вместо выхода на позицию подводная лодка отправилась в аварийный ремонт.

    После исправления повреждений корабль продолжал преследовать злой рок. Первый боевой выход, назначенный на 16.00 17 января 1944 года пришлось отложить. Сначала подводная лодка задержалась на пять часов из-за неисправности гирокомпаса, а затем простояла еще почти три часа, так как командир субмарины был пьян и не смог вовремя прибыть на корабль. Наконец, незадолго до полуночи 17 января «С-104» отдала швартовы. Подводной лодке предстояло действовать в рамках операции «РВ-1» в пределах сектора № 5 у мыса Нордкин. Обеспечивал боевой дебют экипажа «С-104» командир 5-го дивизиона ПЛ СФ капитан 2 ранга П.И. Егоров. Несмотря на это неудачи продолжались: спустя несколько часов после прибытия в назначенный район подводная лодка начала погружение с незакрытым рубочным люком. Только после аварийного всплытия с глубины 10 м выяснилось, что закрыться ему мешал наглазник окуляра бинокля. К этому времени центральный пост уже начал заполняться водой, чтобы осушить его, требовалось включить турбонасос, работе которого мешал порванный резиновый мешок, брошенный в трюм кем-то в базе. Безответственным действиям одного члена экипажа пришлось противопоставить самоотверженные действия другого, моряку пришлось нырять в ледяную воду, чтобы отчистить патрубок осушительной системы. Противник был встречен лишь однажды, когда «С-104» ночью 24 января обнаружила несколько вражеских сторожевых кораблей. Принимая во внимание характер целей, командир субмарины благоразумно отказался от атаки. Это был единственный шанс отличиться, далее подлодку сопровождала плохая погода; во время шторма были сорваны ограждение носовых горизонтальных рулей и антенна. Кроме того, лопнула масляная магистраль правого дизеля и треснул шов в балластной цистерне, начала вибрировать правая линия вала и плохо работали разобщительные муфты. Подводная лодка была отозвана в базу, и днем 5 февраля прибыла в Полярное.

    Несмотря на то, что «С-104» достаточно долго находилась в море, ее командир М.И. Никифоров 18 февраля 1944 года приказом нарком ВМФ за «систематическое пьянство и плохую работу» был снят с должности, а позже арестован, судим и разжалован в рядовые с направлением в штрафную роту. С 21 февраля его должность временно исполнял капитан-лейтенант Калибров Степан Степанович.

    Наконец, 13 марта командиром «С-104» был назначен капитан 2 ранга Тураев Василий Андрианович, который до этого командовал «С-12» и «М-200».

    В первом походе с новым командиром, несмотря на то, что он являлся опытным и обстрелянным подводником, «С-104» снова не повезло. Едва заняв позицию (действия подводной лодки проходили в рамках операции «РВ-3», субмарина занимала сектор «Е», в районе ограниченном мысами Слетнес и Берлевог), 16 апреля «С-104» пришлось досрочно возвращаться в базу из-за неисправности гирокомпаса. Прибыв в Полярное, и быстро устранив неисправность, подводная лодка вновь вышла в назначенный район, но все попытки перехвата вражеских конвоев сорвались. В дополнение к этим неудачам на подлодке перестал вращаться зенитный перископ и снова вышел из строя гирокомпас. Утром 6 мая «С-104» повернула в базу, и на следующий день ошвартовалась в Полярном.

    Проведя необходимый ремонт, который был совмещен со сменой аккумуляторной батареи, «С-104» днем 11 июня отправилась в четвертый боевой поход. Подводной лодке предстояло действовать в рамках операции «РВ-5», обслуживая сектор № 3 у Конгс-фьорда. Первые встреченные конвои пришлось пропустить, зато днем 20 июня у мыса Омганг «С-104» четырьмя торпедами атаковала сразу три цели: транспорт, сторожевик и тральщик. В ответ немцы около двух часов преследовали подлодку, сбросив на нее 33 глубинных бомбы. Результатом атаки «С-104», хотя командир субмарины заявил, что наблюдал в перископ поражение всех трех целей, стала гибель охотника «Uj-1209» (типа «KUJ»), на котором погибло 10 моряков. Ответная бомбардировка подлодки тоже не прошла для нее безнаказанно, в результате близких разрывов бомб на субмарине образовалась трещина в шве топливной цистерны № 2, через которую соляр стал попадать в аккумуляторную яму, а так же вышел из строя зенитный перископ. Утром 26 июня «С-104» прибыла в Полярное, где ее торжественно встретили как победительницу.

    Исправив повреждения и проведя навигационный ремонт, в ходе которого на подводную лодку была установлена выдвижная антенна «ВАН-ПЗ», «С-14» в конце августа – первой половине сентября предприняла длительный поход к северной оконечности Новой Земли. Подводная лодка действовала на позиции № 11 в районе мыса Желания с задачей перехвата возможного прорыва немецких подлодок в Карское море.

    В октябре «С-104» приняла активное участие в операции «Вест», морской части Петсамо-Киркенесской стратегической наступательной операции Красной Армии, занимая сектор «С» в районе Тана-фьорда. Днем 12 октября у Берлевога подводная лодка обнаружила конвой противника (транспорты «Лумме», «Крюкау» и плавмастерскую «D-152» под эскортом тральщиков «М-31», «М-35», «М-251», моторного тральщика «R-156», сторожевиков «V-6107», «V-6110», «V-6114» и охотников «Uj-1219», «Uj-1220»), и, прорвав его охранение, с дистанции 7 кбт выпустила четыре торпеды по транспорту в 7000 тонн и сторожевику. Вскоре взрывы двух из них разворотили борт парохода «Лумме» (1730 брт) с грузом разборных бараков. Спустя 15 минут с подводной лодки наблюдали в перископ обломки на поверхности воды, шлюпки и плавающих людей. Отсутствие и транспорта и сторожевика дало повод подводникам заявить о поражении сразу двух целей. (Упоминаемый в ряде источников в качестве жертвы этой атаки «С-104» охотник «Uj-1220» погиб от торпеды подводной лодки «В-2» спустя четыре часа). Впрочем, несмотря на потерю судна, немцам не было дела до атаковавшей их субмарины, так как к этому времени конвой подвергся неоднократным налетам авиации СФ, а корабли эскорта, расстреляв значительную часть боезапаса, имели потери в личном составе; поэтому преследования не было.

    Еще одна атака субмарины состоялась в ночь на 15 октября. «С-104» находилась в надводном положении, когда двумя торпедами из кормовых аппаратов атаковала судно из состава конвоя; они прошли мимо цели. Через 13 минут подлодка повторила попытку, но одна торпеда была выпущена по команде «Товсь!». Несмотря на случайный выстрел, вскоре вспышка взрыва ослепила весь состав верхней вахты находившейся на мостике; у борта одного из судов наблюдался взрыв. Немцы отметили взрыв торпеды в скалах, но подлодку не преследовали. Вечером 22 октября «С-104» направилась в базу, и вскоре ошвартовалась в Полярном, где встала на текущий ремонт.

    В связи с тем, что конечной точкой коммуникаций противника в октябре 1944 года стал Тормсё, который находился в зоне оперативной ответственности союзников, выход советских подводных лодок на позиции был прекращен.

    В апреле 1945 года командиром «С-104» назначен капитан-лейтенант Васильев Григорий Максимович, день Победы подводная лодка встретила у борта плавмастерской «Красный Горн», осуществляя ремонт.

    24 мая 1945 года «С-104» награждена орденом Красного Знамени.

    После окончания войны субмарина продолжала службу на Севере, пока 6 апреля 1954 года ее не перечислили в состав Тихоокеанского флота. В июле – октябре 1954 года «С-104» совершила по Северному морскому пути межфлотский переход и прибыла в бухту Крашенинникова (Вилючинск), но уже 14 марта 1955 года она была выведена из боевого состава, разоружена и переформирована в плавучую зарядовую станцию «ПЗС-57» (с 12 января 1957 года «ЗАС-10»).

    10 декабря 1957 года во время шторма при следовании на буксире у ледокола «Добрыня Никитич» из Владивостока в Петропавловск-Камчатский выброшена на берег в заливе Васильева у острова Парамушир, снята с камней Аварийно-спасательной службой ТОФ, 6 октября 1958 года расформирована и 19 января 1959 года сдана на разборку.