13 июля «С-4» сместилась к Карлскроне (позиция № 2), где обнаружила оживленное движение конвоев и одиночных транспортов. Так как коммуникации проходили в шведских территориальных водах, подводная лодка не атаковала.
В ночь на 20 июля «С-4» начала возвращение на базу. Утром 24 июля в районе маяка Пакри подводная лодка атаковала конвой противника. Одна торпеда из-за неисправности автомата-коробки стрельбы не вышла из торпедного аппарата, вторая прошла перед носом у цели. Противник оставляет атаку без комментариев.
Ночью 26 июля «С-4» самостоятельно прибыла на Лавенсари. Поход прошел безрезультатно. Все усилия, затраченные на прорыв в открытую часть Балтики, были сведены на нет плохим уходом за торпедами. Они или тонули, или просто не выходили из аппаратов. Аппарат-коробка стрельбы отказавшей торпеды в атаке 24 июля не проверялась за все время, пока лодка находилась в море.
В ночь с 14 на 15 августа 1942 года субмарина направилась в Ленинград для замены аккумуляторной батареи. При входе в Морской канал Ленинграда «С-4» подорвалась на неконтактной мине. Лодка получила повреждения (пробита обшивка цистерн главного балласта, сорван с креплений торпедный аппарат № 5, разбито несколько баков аккумуляторной батареи) и была выброшена на мель. Ее командир капитан-лейтенант Абросимов Д. С. погиб, три человека получили ранения. Через четыре часа она была снята с мели и, несмотря на интенсивный огонь противника из района Стрельны, полным ходом направилась в Ленинград.
После нескольких месяцев ремонта «С-4» снова вошла в строй.
15 августа 1942 года командиром «С-4» назначен капитан 3-го ранга Бащенко Александр Аркадьевич. К 28 апреля 1943 года «С-4» была готова к боевому походу, но поздно вечером 30 апреля на подводной лодке произошел взрыв паров водорода, выделяемых аккумуляторной батареей. Корпус субмарины, ряд приборов и механизмов получили повреждения. Субмарина вновь потребавала ремонта. Как наиболее подготовленный командир, Бащенко принимает под свое командование «С-12». Командовать «С-4» 20 мая 1943 года назначается капитан 2-го ранга Юнаков Евгений Гаврилович, ранее командовавший 1-м дивизионом ПЛ, а 28 августа субмарину принимает капитан 2-го ранга Червинский Владимир Александрович, также имевший опыт командования дивизионом. Практически небоеготовая подводная лодка в 1943 году в море не выходила.
12 марта 1944 года командиром «С-4» назначен капитан-лейтенант (впоследствии капитан 3-го ранга) Клюшкин Алексей Александрович (ранее командовал ПЛ «М-79»)
4 октября 1944 года лодка вышла в очередной поход. 8 октября субмарина в районе острова Утё выведена в открытую часть Балтики для следования на позицию в район маяка Штольпенмюнде западнее Данцигской бухты (позиция № 6). К вечеру 11 октября «С-4» прибыла в район в 50 милях севернее маяка Стило. Утром 12 октября в точке 55°04′05″ с.ш./17°51′8″ в.д. «С-4» атаковала транспорт из состава конвоя. Одна из подготовленных к залпу торпед не вышла из торпедного аппарата из-за неисправности рулей и винтов, зато вторая через 53 секунды после пуска поразила цель — по оценке командира, судно в 6000 тонн. Жертвой данной атаки могли стать рыболовный траулер «Таунус» (218 брт.), по разным данным погибший 12 или 13 октября, или тральщик «М-3619», дата гибели которого в разных источниках датируется 12, 13 и 15 октября. Возможно, последний потоплен подводной лодкой «Л-3» 15 октября в 10 милях юго-восточнее маяка Смюгехук. Указываемый в качестве жертвы данной атаки «С-4» танкер «Талатта» (3145 брт.) пережил войну и по репарациям получен Великобританией. После пуска торпеды подводная лодка из-за ошибки трюмных машинистов стала стремительно погружаться и чуть было не ударилась о дно. К счастью, противник не преследовал ее. Днем севернее маяка Стило «С-4» атаковала одиночный транспорт. Одна торпеда, имеющая неконтактный взрыватель, взорвалась преждевременно, не дойдя до цели, вторая из-за неисправности крышки торпедного аппарата не вышла вовсе. Спустя полчаса «С-4» вышла в атаку по другому одиночно идущему судну, но транспорт уклонился от выпущенных торпед. Обе атаки противник оставляет без комментариев. Утром 13 октября в 24 милях северо-западнее маяка Стило «С-4» атаковала одиночно идущий танкер. Экипажу подводной лодки представилась возможность наблюдать попадание торпед и гибель судна. На этот раз на дно ушел танкер «Терра» (1533 брт.), затонувший в точке 54°′58 с.ш./18°19′ в.д. Через трое суток в точке 55°00′ с.ш./19°00′ в.д. «С-4» вышла в атаку на одиночный транспорт. К сожалению, торпедисты, не дождавшись команды «Пли», выпустили три торпеды по команде «Товсь». Торпеды вышли до прихода цели на угол упреждения, и судно ушло невредимым. Утром 20 октября севернее маяка Стило в точке 54°58′ с.ш./17°52′ в.д. подводная лодка снова атаковала транспорт, который командир оценил в 8000 тонн. «С-4» атаковала из надводного положения. Вскоре после пуска торпед наблюдалось попадание и гибель судна. Германская сторона не комментирует атаку, но, возможно, на этот раз жертвой торпед «С-4» стал рыболовный траулер «Золлинг» (260 брт.), который, по официальным данным, не вернулся с рыбной ловли 22 октября 1944 года. Так как боезапас был израсходован, подводная лодка начала возвращение на базу и 23 октября прибыла в Хельсинки.
В свой последний поход «С-4» отправилась 24 ноября 1944 года. На базу она не вернулась. 14 декабря в 13 милях западнее маяка Акменрагс субмарина атаковала конвой и согласно докладу командира повредила транспорт из его состава. Возможно, был неудачно атакован минный заградитель «Амерланд». До конца месяца в атаки подводная лодка больше не выходила, зато сама несколько раз становилась целью для германских «U-ботов». Вечером 1 января 1945 года «С-4» в последний раз вышла в эфир. Командир субмарины докладывал, что результатом патрулирования подводной лодки стала гибель одного судна противника и она продолжает действия. Неразборчивая работа радиостанции, якобы принадлежащей «С-4», принималась плавбазой «Иртыш», которая находилась в Хельсинки 7 и 18 января.
По поводу гибели субмарины существуют две версии: по первой, «С-4» стала жертвой таранного удара и глубинных бомб германского миноносца «Т-3» в ночь на 4 января 1945 года в точке 51°56′ с.ш./19°39′ в.д. (по одним данным, столкновение с миноносцем произошло случайно в штормовую погоду, при этом носовая часть «Т-3» была повреждена); по другим — 6 января западнее Брюстерорта лодку таранил и потопил миноносец «Т-33» из состава 2-й боевой группы кораблей, прикрывающих приморский фланг обороны вермахта. Вместе с «С-4» погибли все 48 членов экипажа.
В советско-финляндскую войну — 2 боевых похода:
01.1940-01.1940.
30.01.1940-06.02.1940.
В Великую Отечественную войну — 6 боевых походов:
23.06.1941-14.07.1941.
02.08.1941-17.08.1941.
19.10.1941-18.11.1941.
13.06.1942-28.07.1942.
14.10.1944-23.10.1944.
24.11.1944 — из похода не вернулась.
В результате потоплен танкер «Терра» (1533 брт., 13.10.1944), возможно, потоплены танкер «Кайя» (3223 брт., 10.08.1941) и рыболовный траулер «Золлинг» (260 брт., 20.10.1944). В результате атаки 12.10.1944 потоплен рыболовный траулер «Таунус» (218 брт.) или тральщик «М-3619».
