Заложена 25 октября 1937 года на заводе № 112 (Красное Сормово) в Горьком (Нижний Новгород) под строительным номером 246. 20 апреля 1940 года подводная лодка спущена на воду, 24 июля 1941года вступила в строй и 30 июля 1941 года вошла в состав Краснознаменного Балтийского флота.

    Начало Великой Отечественной войны «С-12» встретила под командованием Тураева Василия Адриановича в составе Учебной бригады ПЛ в Кронштадте. Подводная лодка готовилась к ходовым испытаниям. Степень технической готовности корабля составляла 90%. 30 августа 1941 года лодка включена в состав 1-го дивизиона 1-й бригады ПЛ КБФ. В августе подводную лодку готовили к переходу на Север, но в сентябре, после того как немцы блокировали Ленинград, переход отменили, а «С-12» вернули в боеготовое состояние. Так как корабль не прошел всех положенных испытаний, «С-12» не принимала участие в начальном периоде войны и первую военную зиму провела в Ленинграде. 11 декабря при стоянке у Дворцового моста в 15 метрах от левого борта субмарины разорвался артиллерийский снаряд. Осколки пробили обшивку цистерны главного балласта № 2 и перебили трубу вентиляции.

    Лето 1942 года ушло на отработку задач боевой подготовки. В свой первый боевой поход «С-12» отправилась только 19 сентября 1942 года (позиция № 3 в районе Мемель – Либава). Вместо заболевшего командира БЧ-5 на борту подводной лодки в море вышел дублер дивизионного механика бригады ПЛ инженер-капитан 1 ранга В.Е. Корж, оставивший воспоминания об этом походе (см. В.Е. Корж «Запас прочности». Воениздат, 1966 г.). Переход в Кронштадт был совершен сравнительно благополучно. Вражеская артиллерия обстреляла караван, в который входила «С-12», но благодаря своевременно поставленной дымовой завесе, ни один снаряд не попал в цель. Вечером 19 сентября подводная лодка направилась к Лавенсари, и утром 20 сентября «С-12» в сопровождении тральщиков достигла точки погружения и приступила к форсированию Финского залива. Удачно пройдя под минным заграждением у острова Гогланд и к северу от острова Руускари, подводная лодка к вечеру 20 сентября всплыла для зарядки аккумуляторов. В 18.45 в 7 милях к западу от острова Гогланд «С-12» подверглась атаке финского самолета (трофейный типа «СБ»), пилотируемого Эрком Биргером. Бомбардировщик был замечен слишком поздно. Срочное погружение не спасло подводную лодку от повреждений. Две глубинные бомбы, сброшенные с самолета, разорвавшиеся рядом с рубкой вывели из строя 32 (из 64) элемента аккумуляторной батареи. (По другим данным отключение носовой группы батарей связано с пожаром, вызванным разлившимся электролитом при ночной зарядке). Вызванные на место столкновения охотники обнаружили масляный след на поверхности воды и посчитали, что подводная лодка потоплена.

    Днем 22 сентября в 7,5 милях юго-западнее маяка Калбодагрунд подводная лодка попала, по мнению экипажа субмарины, в противолодочную сеть и была атакована сторожевыми катерами «VMV-2» и «VMV-12», сбросившими на субмарину 40 глубинных бомб. Преследование продолжалось, но на подводной лодке не подозревали, что за ней тянется маслянистый след, показывая врагу местонахождение корабля. По нему отбомбились четыре финских самолета типа «СБ» и два германских «Арадо» с эстонскими экипажами. Сторожевые катера «VMV-15» и «VMV-16» сбросили на подводную лодку весь запас глубинных бомб.

    В ночь на 26 сентября «С-12» завершила форсирование Финского залива, и донесла в базу о своем успешном прорыве. 26 и 27 сентября подводная лодка находилась у острова Форэ, проводя тренировку экипажа, и только утром 28 сентября прибыла в назначенный район у маяка Ужава.

    Первый контакт с противником состоялся 29 сентября, но атака сорвалась, так как сопровождавшие конвой миноносцы заставили подводную лодку погрузиться. На следующий день «С-12» перешла к маяку Паппензее, где несколько раз наблюдала конвои противника, но атаковать ни разу не смогла, так как туман ограничивал видимость. Днем подводная лодка не сумела выпустить торпеды по линкору «Шлезиен», шедшему в охранении миноносцев – не открылись крышки кормовых торпедных аппаратов, заклиненных при бомбежке в ходе форсирования лодкой Финского залива. (По немецким данным тогда же в этом районе атаке неизвестной подводной лодки подверглись корабли 24-й флотилии тральщиков, проводящих контрольное траление).

    5 октября северо-западнее Мемеля «С-12» атаковала транспорт из состава конвоя. Из-за задержки выполнения команды «пли» торпеды прошли мимо цели. Атаке подвергся транспорт «RO-25» (бывший голландский «Гордиас» в 1.632 брт).

    Утром 6 октября подводная лодка поочередно выпустила четыре торпеды по судну (им оказалось германский рыболовный траулер «Викинг»), но все они либо тонули, либо прошли под целью. Всплыв, «С-12» попыталась расстрелять цель из 100-мм орудия, после двух осечек с лодки был обнаружен сторожевик противника; субмарина была вынуждена погрузиться, сторожевик не преследовал лодку. Вечером 8 октября у маяка Ужава подводная лодка пыталась атаковать одиночно идущий транспорт, но боцман не сумел удержать корабль на перископной глубине и «утопил» лодку. Момент для торпедного залпа был утерян.

    Успех пришел только 21 октября, когда «С-12» атаковала конвой, который по оценке командира лодки состоял из трех транспортов и четырех кораблей охранения. По данным противника конвой состоял из транспортов «Сабине Ховальд» (5.956 брт), «Бремерхафен» (5.355 брт), «Нойденфельс» (7.838 брт), спасательного судна «Петер Вессель» и бывшего голландского «Алькаид» (5.483 брт), под эскортом сторожевиков «Vp-310», «Vp-311» и «Vp-313». Две одиночные торпеды поразили транспорт «Сабине Ховальд», перевозивший отпускников из Финляндии в Рейх. Противник не наблюдал следы торпед, но сразу начал профилактическое бомбометание. Спасательное судно приступило к буксировке поврежденного транспорта. Вскоре охранение конвоя было усилено подошедшими тральщиками. В этот раз немцы сумели спасти и отремонтировать поврежденное судно; оно погибло на мине в Северном море 11 мая 1944 года.

    27 октября «С-12» вновь сопутствовал успех. У мыса Стейнорт подводная лодка атаковала конвой, состоящий из транспортов «Мар-дель-Плата», «Мальгаш», «Гордиас», «Ариадна», госпитального судна «Рюген», спасательного судна «Петер Вессель» и буксира «Капеллэ». Суда охраняли сторожевые корабли «V-1707», «V-1708», «Vp-303», «Vp-304», «Vp-305» и «Vp-311». Торпеда попала в корму транспорта «Мальгаш» (6.903 брт), перевозившего отпускников Вермахта из Финляндии. Поврежденный пароход немцы пытались буксировать, но оно село на грунт в 2,5 милях от Либавы. Через месяц судно было поднято, и оно сумело пережить войну, погибнув у берегов Сомали в 1967 году, находясь под греческим флагом. Германские сторожевики контратаковали лодку, сбросив на нее 44 глубинные бомбы.

    Утром 9 ноября с разрешения командования подводная лодка начала возвращение в базу. 11 ноября лодка дважды подрывалась на противотральных устройствах, в результате чего получила повреждения корпуса и приборов. К вечеру 18 ноября 1942 года «С-12» благополучно прибыла в Кронштадт, завершив самый продолжительный поход советской подводной лодки за Великую Отечественную войну (62 дня). За 1190 ходовых часов лодка прошла 4.960 миль, из них 1.774 под водой.

    Зиму 1942-1943 года субмарина провела в Кронштадте.

    В ночь на 24 мая 1943 года «С-12» перешла на Лавенсари для подготовки к прорыву на Балтику, но выход в море отставили, и подводная лодка вернулась в Кронштадт. 10 июля Тураев был переведен на Северный флот с назначением командиром подводной лодки «М-108». 21 июля командиром «С-12» стал капитан 3 ранга Бащенко Александр Аркадьевич (ранее командовал подводными лодками «С-5» и «С-4»).

    В ночь на 29 июля «С-12» вышла с Лавенсари в свой последний поход. Подводной лодке предстояло провести разведку в районе сетевых заграждений противника, и, в случае их форсирования, действовать в устье Финского залива и Аландском море. Связь с субмариной поддерживалась до 1 августа, когда она доложила о зарядке у острова Кэри. Больше на связь «С-12» не выходила.

    В 2016 году подлодка была найдена, и 1-2 сентября 2018 года окончательно идентифицирована и обследована дайверами «Разведывательно-водолазной команды» и членами финской «Divers of the Dark». Остов подлодки лежит в 8 милях севернее острова Найссаар, на краю главного фарватера через Финский залив на глубине около 90 м. Субмарина подорвалась на мине «UMA» заграждения «Насхорн 2а» восточнее противолодочной сети «Вальрус». Корпус подлодки разорван на две части длиной 30-40 и 20 м; второй отсек, полностью уничтоженный взрывом, отсутствует. Кормовая часть лодки сохранилась до передней стенки рубки, носовая часть от форштевня до торпедопогрузочного люка. Носовое орудие отсутствует, рванный кусок железа, который был краем орудийной площадки лежит рядом. Место подрыва в районе рубки находится под грунтом, а со стороны носа представляет из себя скрученные в трубу легкий и прочный корпус. Силой взрыва выбит торпедопогрузочный люк и даже верхний рубочный. Корма подлодки чуть приподнята над грунтом, рули в «нулевом» положении. Прямо под винтами лежит якорь от мины и минреп. Вероятно, «С-12» погибла отходя от сети, так как ориентирована в восточном, северо-восточном направлении; лодка дошла до сети и поняв, что ее не преодолеть, пошла обратно на восток. Исходя из характера повреждений «С-12», ее экипаж погиб мгновенно. Вместе с кораблем погибло 46 подводников.