28 октября 1942 года «Щ-307» начала возвращение на базу, куда прибыла 6 ноября. По результатам похода лодке засчитали потопление одного транспорта и трех малых вспомогательных судов противника.
В 1943 году лодка в море не выходила.
24 февраля 1944 года командиром корабля назначен капитан-лейтенант Калинин Михаил Степанович, до этого служивший помощником командира на «Щ-303». В июле 1944 года «Щ-307» совершила один учебный выход в Ладожское озеро.
С выходом Финляндии из войны и перебазированием подводных лодок КБФ на финские порты и базы их выходы на коммуникации противника возобновились.
4 октября 1944 года «Щ-301» вышла на позицию в район Виндавы. 16 октября, подойдя к Виндаве, Калинин обнаружил четыре судна противника, стоящих на якоре. Войдя в рейд, «Щ-307» атаковала их четырехторпедным залпом, после чего подводная лодка двое суток подвергалась преследованию противолодочных катеров. К счастью, лодке удалось оторваться от них и уйти. По докладу командира «Щ-307» Калинина, в результате этой атаки потоплено 3 транспорта. Командование КБФ утвердило доклад, несмотря на то, что факты, изложенные в нем, уже тогда вызывали сомнения. В послевоенных советских источниках результатом атаки посчитали уничтоженными танкер и транспорт «Хильма Лоу» (2414 брт.), потопление которого правильно было бы отнести на счет подводной лодки «Лембит» (атака 13 октября 1944 года).
Перезарядив торпедные аппараты, лодка попыталась повторить маневр и прорваться на рейд Либавы, но силы ПЛО противника не дали ей этого сделать, и «Щ-307» снова вернулась к Виндаве. В этом районе лодка еще трижды атаковала конвои противника (29 октября и дважды 3 ноября), причем все три атаки посчитали успешными. В ходе последней атаки «Щ-307» стали жестоко бомбить. От близких разрывов глубинных бомб лодка получила повреждения, кроме того, 5 ноября на ней вышло из строя управление вертикальным рулем. Ночью лодка всплыла. В течение шести часов рулевой старшина 2-й статьи Чернышов, трюмный машинист старшина Танин и артиллерист Карев, работая в ледяной воде в легководолазных костюмах, исправили повреждение, и 7 ноября «Щ-307» благополучно вернулась в Турку. По результатам похода командование засчитало в актив «Щ-307» четыре (в некоторых источниках фигурирует цифра «6») транспорта противника. Хотя в трех последних случаях на лодке видели или слышали попадания торпед, в зарубежных источниках подтверждения успешности атак «Щ-307» не обнаружено.
На сегодняшний день в некоторых источниках признается с некоторой долей сомнения потопление подводной лодкой «Щ-307» 3 ноября 1944 года транспорта «Скрунда» (2141 брт), героя таллинского перехода 1941 года, который немцы якобы сумели поднять и ввести в строй своего флота.
Следующий выход «Щ-307» состоялся 4 января 1945 года. Из-за сильного шторма на позицию юга-западнее Либавы лодка прибыла только 9 января. В этот же день подводная лодка провела атаку на транспорт, следующий в составе конвоя. По заявлению командира, он видел гибель транспорта; сигнальщики сторожевика «V-317» из состава конвоя зафиксировали безрезультатную атаку. (Некоторые советские источники называют жертвой атаки транспорт «Марие Фердинанд» в 1757 брт.) Сторожевик за два часа сбросил на подводную лодку 70 глубинных бомб, но успеха не добился. 16 января «Щ-307» вновь провела атаку по конвою противника. В результате попадания торпеды транспорт «Генриетта Шульце» (1923 брт) загорелся и утром следующего дня затонул на мелководье. В некоторых источниках жертвой этой атаки называется транспорт «Штайнбург» (1319 брт), погибший в районе Либавы на мине 17 января 1945 года.
17 января во время доливки аккумуляторов на подводной лодке началось интенсивное выделение хлора. Как оказалось, вместо дистиллированной воды на базе лодке выдали загрязненную воду. Лодка была вынуждена вернуться на базу, где простояла до конца войны. 6 марта 1945 года «Щ-307» награждена орденом Красного Знамени, а ее командир М. С. Калинин был удостоен звания Героя Советского Союза.