Первые две подводные лодки типа «К» поступили в состав Северного флота в 1940 году, в следующем, 1941-м году этот флот пополнился еще четырьмя лодками этого типа. Кроме того, несколько подводных крейсеров были достроены уже во время войны и сданы Балтийскому флоту.
На флоте по заведенной традиции, подобно тому, как подлодки типа «Щ» звали «щуками», субмарины типа «К» прозвали «катюшами».
На Северном флоте вскоре прославилась К-2. В сентябре 1941 года она в надводном положении настигла вражеский транспорт и уничтожила его огнем 100 — мм орудий. Успех этого боя был закреплен в ноябре 1941 года, когда подводная лодка К-21 потопила торпедами один транспорт, а на минах, поставленных ею, подорвался второй. Позднее, в июле 1942 года, именно эта лодка атаковала немецкий линкор «Тирпиц». Субмарина была награждена орденом Красного Знамени, а ее командир Н.А. Лунин стал Героем Советского Союза.
Еще один впечатляющий боевой эпизод: 3 декабря 1941 года в районе Гаммерфеста подлодка К-3 потопила торпедой вражеский транспорт, шедший под охраной сторожевика и двух катеров. Противник атаковал подлодку глубинными бомбами. И тогда вопреки логике поврежденная «К-3» всплыла и вступила в артиллерийский бой с противником.
Вскоре немецкий снаряд вывел из строя носовое орудие советской лодки, но кормовая 100-мм пушка четвертым снарядом поразила сторожевик. На нем взорвались глубинные бомбы, и он пошел на дно. Следующими выстрелами был потоплен один катер, а последний спешно покинул поле боя.
Всего за время Отечественной войны подводные лодки типа «К» потопили 27 боевых кораблей и транспортов противника с войсками, оружием, боеприпасами и военным снаряжением.
Сверхмалые подводные лодки. В августе 1942 года в оккупированный Крым по приглашению немцев прибыла группа специалистов итальянского флота. Они хотели ознакомиться с тем, что, по словам историографа 11-й флотилии сверхмалых подводных лодок Королевского ВМФ Италии, стало для них «своего рода сенсацией».
«Сенсация» эта была создана до войны в Особом техническом бюро под руководством В.И. Бекаури. В разных источниках эта лодка называется по-разному — «радиоуправляемая подвижная лодка с телевидением», «телемеханическая подводная лодка» и даже «телеуправляемый самодвижущийся снаряд». Однако настоящее же ее название — «автономное подводное специальное судно» — АПСС. Подлодка была разработана главным конструктором Федором Викторовичем Щукиным при непосредственном участии В.И. Бекаури.
Разница в обозначениях вызвана тем, что существовали разные варианты подлодки. В одном варианте она управлялась человеком, в другом — по радио с надводного корабля или самолета при помощи аппаратуры «Кварц» того же Остехбюро. В варианте с человеком подлодка была вооружена торпедой, в варианте с радиоуправлением имела заряд в 500 кг.
К строительству приступили в 1935 году, в 1936 начались испытания. К сожалению, дистанционное управление оказалось несовершенным, работало лишь на поверхности воды и от него пришлось отказаться. И в этом случае, похоже, имела место та же ошибка, что и при создании дистанционно управляемой подлодки конструкции С.К. Джевецкого, созданной им еще в начале XX века. Мысль наших конструкторов опередила время,' ведь только в наши дни субмарины с дистанционным управлением постепенно начинают внедряться в практику флота.
Тогда же не существовало ни достаточно надежных радиоэлектронных устройств, ни тем более компьютеров, которые бы могли обеспечить управление боевой машиной.
Поняв свою ошибку, Щукин решил создать новую подлодку. Она получила шифр АПЛ («автономная подводная лодка») и название «Пигмей». Вместо автоматов управлял миниатюрной субмариной все-таки экипаж из нескольких человек. Вооружена была мини-подлодка двумя 450-мм торпедами и одним 7,62-мм пулеметом.
В 1936 году «Пигмей» прошел весь комплекс испытаний, которые выявили некоторые недостатки. Но они были вполне устранимы, и руководство ВМС РККА приняло решение о постройке 10 сверхмалых подводных лодок. Сдача всей серии планировалась в 1937 году.
Однако в том же 1937 году Остехбюро прекратило свое существование, а его руководство репрессировано. В частности, в обвинительном заключении по делу главного конструктора АПСС и АПЛ «Пигмей» Ф.В. Щукина говорилось, что обвиняемый проводил «вредительскую деятельность умышленно неправильным проектированием предназначенных для вооружения РККФ новых типов подводных лодок», в результате чего субмарины оказались непригодными для вооружения.