У роки Радянсько-фінської війни М-78 здійснив три бойових походи, бойових зіткнень не мав. 22 червня 1941 року човен перебував під командуванням старшого лейтенанта Шевченка Дмитра Леонтійовича у складі 4-го дивізіону 1-ї бригади підводних човнів у Либаві. Того ж дня, через загрозу захоплення Лібави, разом з М-77 почав перехід до Усть-Двінська. В 03:36 в районі маяка Ужава радянські підводні човни були атаковані німецьким літаком, човни ухилилися зануренням і далі йшли в підводному положенні, іноді виходячи на перископну глибину і підтримуючи контакт один з одним шляхом звукопідводного зв'язку. В 06:36 на М-77 чули два сильні вибухи, після чого М-78 припинив виходити на зв'язок і в Усть-Двінськ не прибув. За зарубіжними даними близько 06:30 на південний захід від Віндави М-78 сплив на поверхню і був потоплений двоторпедним залпом німецького підводного човна U-144.