В следующий боевой поход «Щ-309» вышла только 27 сентября. Командование опасалось прорыва немецких кораблей к Ленинграду. До 17 октября «Щ-309» находилась в районе острова Малый Тютерс (позиция № 2), но кораблей противника встречено не было, и подводная лодка вернулась на базу.
После небольшого межпоходового ремонта 8 ноября субмарина вновь вышла в море. На этот раз — в составе конвоя, следовавшего на Ханко. До 15 ноября «Щ-309» находилась в устье Финского залива у маяка Богшер, прикрывая эвакуацию военно-морской базы, затем переместилась в район между Виндавой и Либавой (позиция № 2), где патрулировала до вечера 23 ноября. Не обнаружив целей, достойных торпеды, «Щ-309» вернулась к острову Гогланд, где из-за отсутствия эскорта была вынуждена задержаться на 10 дней. За это время ледовая обстановка значительно ухудшилась. 7 декабря субмарина вынуждена встать на якорь у Лавенсари, откуда до Кронштадта ее довел ледокол «Молотов». На переходе «Щ-309» получила повреждения корпуса, что не помешало ей 12 декабря благополучно достигнуть Ленинграда.
До лета 1942 года экипаж субмарины своими силами проводил ремонт корабля. 28 мая при подъеме «Дельфина» на гинях спасательного судна «Коммуна» для осмотра подводной части субмарины из-за неправильного расчета лопнула часть строп, а сохранившимися была прорезана цистерна главного балласта № 2 и нанесены вмятины в балластных цистернах № 2 и № 5. Ремонт затянулся, поэтому в следующий боевой поход «Щ-309» вышла только 13 августа в составе второго эшелона подводных лодок. На переходе в Кронштадт подводная лодка была обстреляна артиллерией противника и в районе Петергофского маяка села на мель, с которой снялась своими силами. В ночь на 18 августа в сопровождении тральщиков и сторожевых катеров «Щ-309» вышла на позицию в Аландское море.
Благополучно форсировав минные заграждения противника в Финском заливе, подводная лодка 23 августа прибыла в указанный район. 25 августа «Щ-309» двумя торпедами атакует конвой противника. Взрыв последовал через 1 минуту 54 секунды после выпуска торпед, и на подводной лодке посчитали цель потопленной, несмотря на это, атакованный «Щ-309» финский минный заградитель «Лоухи» не пострадал. После атаки подводная лодка провалилась на глубину 68 метров, а после всплытия выяснилось, что оба перископа запотели. К счастью, противник не преследовал «щуку», но, так как позиция субмарины была ему известна, организовал ее поиск, в том числе и авиацией, которая базировалась на Аландских островах. В ночь на 26 августа с финского гидросамолета на «Дельфин» была сброшена бомба, но подводная лодка избежала повреждений.
30 августа и 4 сентября «Щ-309» атакует конвои противника. Ориентируясь по взрывам, командир субмарины посчитал потопленными еще два транспорта общим водоизмещением 16 000 тонн, но оба конвоя пришли в место назначения без потерь. В ответ финны, несмотря на то, что на «Щ-309» плохо работала система БТС и поэтому каждый торпедный залп выдавал ее местонахождение, безуспешно сбросили на подводную лодку в общей сложности 23 глубинные бомбы.
В ночь на 6 сентября «Щ-309» сместилась в южную часть позиции в район маяка Свенска-Бирн, где находилась до вечера 11 сентября.
На следующий день «Щ-309» добилась успеха. Подводной лодке сильно повезло. В ходе атаки на конвой эскортирующий его самолет из-за неисправности бомбового замка не сумел сбросить бомбу в образовавшийся после выпуска торпед воздушный пузырь. К тому же летчик не предупредил суда о грозящей им опасности. В результате финский лесовоз «Бонден» в 695 брт. был поврежден и затонул во время буксировки в точке 59°55′ с.ш./19°54′ в.д. Финские сторожевики «Уиско», «Турсас» и самолет контратаковали, сбросив на подводную лодку 24 глубинных бомбы, от разрывов которых «Щ-309» получила повреждения (заклинены кормовые горизонтальные рули, поврежден кингстон цистерны быстрого погружения), характер которых требовал исправления в заводских условиях и делал присутствие лодки на позиции бессмысленным. Тем не менее по приказу командования «Щ-309» оставалась в море до 29 сентября, после чего начала возвращение на базу. Успешно форсировав Финский залив, в пути подвергшись безрезультатной атаке сторожевого катера, «Щ-309» утром 5 октября прибыла на Лавенсари, где провела несколько дней. Вскоре подводная лодка перешла в Кронштадт, завершив второй по продолжительности поход среди советских подводных лодок в Великой Отечественной войне (54 суток).
11 октября «Щ-309» прибыла в Ленинград, где встала на ремонт.
1 марта 1943 года подводной лодке «Щ-309» («Дельфин») присвоено звание Гвардейская, а 26 марта командиром корабля стал капитан-лейтенант (впоследствии капитан 3-го ранга) Филов Николай Александрович, бывший ранее помощником командира на «С-13». В конце мая 1943 года подводная лодка была готова к боевому походу, но необходимость экипажа в тренировке и невозможность прорыва на Балтику летом 1943 года отложили выход в море.
Летом 1944 года «Щ-309» отработала курс боевой подготовки в Кронштадте и на Ладожском озере.
В сентябре 1944 года Финляндия вышла из войны. По условиям перемирия советские корабли получили право базирования в финских портах и базах. Проход подводных лодок КБФ в Балтийское море стал возможен финскими шхерными фарватерами. 8 октября «Дельфин» был выведен к острову Утё для следования на позицию (район Виндавы, сектор № 2). Незадолго до этого механик лодки Базлов обвинил командира в трусости и неспособности управлять кораблем. Было проведено разбирательство, доносчик был арестован, но перенесенное нервное потрясение тяжело отозвалось на здоровье командира. Пробыв на позиции до 21 октября, «Щ-309» вынуждена была вернуться на базу в Турку из-за развившейся у Филова болезни глаз «куриной слепоты». Почти сразу по возвращении лодки на базу 27 октября ее принял капитан 3-го ранга Ветчинкин Павел Петрович, переведенный с «Щ-303», а до этого служивший на Тихоокеанском флоте.
Уже спустя 4 дня «Щ-309» вновь вышла в море. Сначала субмарину направили к Мемелю, но позднее переориентировали на район у Виндавы (сектор № 1). Уже утром 10 ноября «Щ-309» сопутствовал успех. После удачно проведенной атаки на дно пошел транспорт «Карл Корде» в 903 брт. (57°30′ с.ш./21°20′ в.д.). Через два дня подводная лодка пыталась увеличить счет, атаковав конвой в 16 милях к западу от Виндавы. По докладу командира торпеды поразили один из транспортов, но, по данным противника, конвой в сопровождении тральщика «М-22» прибыл в место назначения без потерь.
16 ноября «Щ-309» получила приказ переместиться к полуострову Сырве, где в это время шли тяжелые бои. Советские войска пытались овладеть полуостровом, позволяющим контролировать Ирбенский пролив. Немецкие сухопутные части поддерживали корабли из 2-й боевой группы кригсмарине (тяжелый крейсер «Адмирал Шеер», миноносцы «Т-5», «Т-9», «Т-13», «Т-16»), которые своим огнем удерживали наступающие советские войска.
В ночь на 17 ноября «Щ-309» была в указанном районе. Корабли противника были обнаружены только вечером 21 ноября. До этого подводная лодка искала их в 30 милях от берега. В 8 милях северо-западнее маяка Сырве «Щ-309» безрезультатно выпустила 2 торпеды по одному из миноносцев. Ветчинкин в своем докладе утверждал, что слышал взрывы, но, скорее всего, это были взрывы бомб, сбрасываемых советской авиацией. Перезарядив торпедные аппараты, «Дельфин» появился в районе боев через два дня. Обнаружив 23 ноября отряд кораблей противника в составе карманного линкора «Адмирал Шеер» и эсминцев, Ветчинкин не решился атаковать, ссылаясь на малые глубины и слабую подготовку личного состава. Та же история повторилась на следующий день. 24 ноября немцы провели успешную эвакуацию войск с полуострова Сырве. Необходимость нахождения в данном районе «Щ-309» отпала, и она вновь была перенацелена в район Виндавы, где до 1 декабря имела множественные контакты с силами ПЛО противника. Возможность атаковать все же появилась. Утром 7 декабря в 11 милях северо-западнее маяка Ужава «Щ-309» из надводного положения атакует конвой, в результате чего торпеды попадают в транспорт «Норденхам» в 4592 брт., который окончательно затонул 9 декабря. Израсходовав боезапас, вечером 7 декабря «Щ-309» направилась в Турку, куда прибыла 11 декабря и встала в межпоходовый ремонт.
