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.
