Po rozpoczęciu przez aliantów kampanii dardanelskiej Francja zdecydowała o wysłaniu w rejon walk także okrętów podwodnych, które miały patrolować cieśniny tureckie i atakować osmańskie jednostki. W lipcu 1915 roku „Mariotte” został skierowany do greckiego portu Mudros. 25 lipca o godzinie 18:00 okręt eskortowany przez kontrtorpedowiec „Poignard” udał się w kierunku przylądka Helles, z zamiarem przedostania się na Morze Marmara w celu dołączenia do brytyjskiego HMS E14. Jednostka dopłynęła do portu Seddülbahir, który po 2-godzinnym ładowaniu akumulatorów opuściła 26 lipca o godzinie 3:12, kierując się w głąb Dardaneli. Początkowo okręt poruszał się w pozycji półzanurzonej, o 4:00 zanurzył się na głębokość 8 metrów, a o 4:45 zszedł na 25 metrów, chcąc przepłynąć pod zagrodą minową postawioną w pobliżu Çanakkale. O godzinie 5:34 okręt zaczepił wałem napędowym o minlinę i wobec nieskutecznych prób uwolnienia się z opresji, dowódca wydał rozkaz awaryjnego wynurzenia. Wynurzający się okręt podwodny został zauważony przez załogę baterii Çanakkale, która otworzyła ogień z odległości 200 metrów. Załoga próbowała z powrotem zanurzyć okręt, jednak trwało to zbyt długo i „Mariotte” został wielokrotnie trafiony przez osmańskich artylerzystów. Kpt. Fabre rozkazał zastępcy zasygnalizowanie poddania się, a załodze uszkodzenia ważniejszych mechanizmów okrętowych i samozatopienie; sam zniszczył wszystkie dokumenty. Załoga w całości opuściła tonący okręt i została podjęta przez łodzie wysłane przez dowódcę baterii, trafiając do niewoli.