За двое суток до начала войны с Финляндией началось развертывание подводных лодок на дозорных позициях в Балтийском море. В дозоре находились также эсминцы «Гордый», «Артем» и тральщик «Фугас». Охрана рейдов Таллина и Палдиски возлагалась на корабли эстонского флота. С началом войны подводным лодкам с дозорных позиций было приказана вернуться в Таллин, а субмаринам, находящимся на базах, начать развертывание на позициях согласно плану. С утра 30 ноября «малютки» 24-го дивизиона приступили к обслуживанию позиций №№ 1 — 5. Оно не было непрерывным. Все светлое время суток субмарины находились в назначенном районе в подводном положении, а вечером всплывали и отходили в среднюю и южную часть Финского залива, где ночью проводили зарядку аккумуляторов. В связи с тем, что после первых выходов на позиции две подводные лодки 24-го дивизиона потребовали ремонта, командование перебазировало в Палдиски из Ораниенбаума «малютки» 23-го дивизиона. Средние подводные лодки в начальный период войны заняли позиции №№ 6, 7, 11 и 15 — 19.
8 декабря 1939 года Советский Союз объявил о морской блокаде Финляндии, весь груз ведения которой был возложен на подводные лодки. Их действия осложняли суровые зимние условия, шторма и сильные морозы, отсутствие практики плавания в Ботническом заливе и финских шхерах, а также отсутствие подробных лоций и карт этих районов. Финны тем временем, прекратив судоходство в открытой части моря, вели активный подвоз материалов и вооружения как раз теми районами, которые являлись неблагаприятными для действий подводных лодок КБФ, — по шхерным фарватерам. 16 декабря в зону блокады включена и восточная часть Аландского моря, где под охраной шведских кораблей шло весьма оживленное судоходство. После того как вне зоны блокады было потоплено два нейтральных судна, нарком ВМФ Н. Г. Кузнецов 13 декабря запретил обстреливать и топить суда нейтральных стран вне зоны блокады. С 20-х чисел января 1940 года тяжелая ледовая обстановка прекратила участие подводных лодок в блокадных действиях.
За 50 дней подводной «Зимней войны» подводниками Балтики потоплено разными видами оружия 5 транспортных судов, из них 4 единицы принадлежало нейтральным странам — Германии, Швеции и Эстонии. Один финский сторожевик стал жертвой трагической случайности при атаке советской подводной лодки. В свою очередь, балтийский подплав потерял подводную лодку «С-2» IX серии. Короткая военная карьера субмарины была следующей: 28 ноября 1939 года «С-2» под командованием капитана 3-го ранга И. А. Мороза вышла на позицию у северной оконечности острова Готланд (позиция № 16). Ничего, кроме германских транспортов, обнаружить не удалось, и уже 6 декабря подводная лодка вернулась в Либаву. 1 января 1940 года «С-2» ушла в свой последний поход. К этому времени лодкой командовал капитан-лейтенант Соколов Иван Александрович. На борту субмарины были также командир 13-го дивизиона ПЛ КБФ капитан 3-го ранга Тутышкин Гавриил Николаевич и флагманский штурман 1-й бригады ПЛ КБФ старший лейтенант Колесников Василий Кириллович. Вечером 2 января 1940 года «С-2» достигла Аландских островов и получила разрешение на форсирование Южного Кваркена. 3 января 1940 года в 04.20 была получена последняя квитанция с «С-2». Больше лодка на связь не выходила. 14 января плавбаза «Смольный», а 21 января лидер «Минск» якобы принимали сигналы с «С-2», но связь наладить они так и не смогли. Субмарина погибла на мине, выставленной в декабре 1939 года финским минным заградителем «Лоухи» в проливе Южный Кваркен у острова Маркет, и летом 1999 года обнаружена на дне шведскими подводными поисковиками.
