Еще до начала советско-финляндской войны старший лейтенант А. В. Лепешкин предложил «прибор для наблюдения с подводной лодки из-подо льда». 17 февраля 1940 года Главный военный совет ВМФ заслушал изобретателя и одобрил конструкцию прибора. Для его испытаний под председательством командира 3-й бригады ПЛ КБФ капитана 2-го ранга Н. И. Виноградова была создана комиссия, а сам прибор смонтирован на специально выделенной для этого «М-90».
Работы по переоборудованию подводной лодки производились на заводе № 196 под руководством командира БЧ-5 «М-90» Н. И. Колушенкова. На тумбе перископа был установлен гидравлический бур, который представлял собой перевернутый «вверх ногами» крыльчатый двигатель Форт-Шнайдера. Создавая струю воды, он без труда размывал во льду отверстие, что позволяло командиру подводной лодки поднимать перископ. Кроме того, на палубе «М-90» были установлены две фермы с шипами для предохранения корабля от удара при всплытии.
15 мая 1940 года Главный военный совет ВМФ, рассмотрев результаты испытаний, признал устройство удачным, указав на отдельные недостатки, но опыт не получил дальнейшего развития.
22 июня 1941 года «М-90» встретила в составе 8-го дивизиона 2-й бригады ПЛ КБФ в Таллине (по другим данным, в Ханко). Командовал субмариной старший лейтенант Татаринов Иван Михайлович.
В начале июня лодка прошла докование и уже 23 июня вышла в указанный район у Хельсинки (позиция № 14).
Вечером 24 июня «М-90» всплыла и начала производить зарядку аккумуляторов, но была обстреляна своей береговой батареей острова Найсаар и вынуждена погрузиться. Вскоре подводная лодка была атакована вызванным самолетом «МБР-2» 44-й отдельной морской разведывательной авиаэскадрильи и вынуждена лечь на грунт, но и тут она подверглась атаке сторожевого катера, который сбросил на «М-90» более 50 глубинных бомб. При попытке всплыть субмарина вновь подверглась обстрелу береговой батареи. К счастью, никаких повреждений подводная лодка не получила. Наконец командир «М-90» сумел доложить о ситуации, и подводная лодка была отозвана на базу, куда благополучно прибыла 25 июня.
В начале июля 1941 года командиром «М-90» стал капитан-лейтенант Сазонов Дмитрий Михайлович, а старший лейтенант Татаринов был снят с командования кораблем и назначен с понижением.
12 июля 1941 года «М-90» прибыла в Ленинград, где была поднята на стенку завода № 190 (им. Жданова) для подготовки к перебазированию на Каспий. 31 июля 1941 года в командование кораблем вступил капитан-лейтенант Эпштейн Семен Михайлович (капитан-лейтенант Сазонов принял «Щ-305»). С началом блокады Ленинграда путь на Каспийское море оказался закрыт, а подводная лодка фактически законсервирована.
30 апреля 1942 года «М-90» пострадала от авианалета. В результате близких разрывов пяти авиабомб осколками в трех местах был пробит прочный корпус. Погиб рабочий завода и тяжело ранен матрос. 23 октября 1942 года «М-90» вновь спущена на воду.
14 апреля 1943 года временно исполнять обязанности командира корабля поручено лейтенанту Березину Михаилу Ивановичу, а 29 мая 1943 года в командование «М-90» вступил старший лейтенант (впоследствии капитан-лейтенант) Руссин Юрий Сергеевич. В ночь на 30 июня подводная лодка перешла из Ленинграда в Кронштадт.
29 сентября 1943 года «М-90» после более чем двухлетнего перерыва вновь вышла в боевой поход. Утром 1 октября субмарина была уже в указанном районе — у маяка Тийскери. 3 октября командир отказался от атаки отряда кораблей противника — препятствие создавала каменная гряда. В ночь на 5 октября с «М-90» на остров Хамншер высажен разведчик, при этом подводная лодка повредила киль, кратковременно сев на мель.
В ночь на 7 октября «М-90» перешла в район западнее острова Гогланд, где утром следующего дня не смогла выйти в атаку на тральщики противника. Вечером следующего дня в районе Катка — Хельсинки субмарина все-таки атаковала вражеский конвой. «М-90» выпустила две торпеды по десантной барже противника. На подводной лодке слышали взрыв. В некоторых источниках даже указывается жертва «М-90» — быстроходная десантная баржа «F-212» (220 брт.), но противник успех нашей подводной лодки не подтверждает.
Израсходовав торпеды, «М-90» начала возвращение на базу. Южнее острова Гогланд она подверглась преследованию сил ПЛО противника, но, несмотря на это, благополучно вернулась в Кронштадт.