X艇の実用性が浸透する前に、ある程度まとまった数の試作型のX艇が建造された。最初の作戦可能なX艇はX-3（艦番号HMS X3あるいはHM S/M X.3）で、1942年3月15日の夜に起工され、同年9月に訓練を開始、10月にはX4がこれに加わった。さらに12月から翌年（1943年）1月にかけて、外形的には同型だが内部を一新した5号艇型の6隻がこれに加わった（X5－10号）。以下の作戦は人間魚雷による作戦の一部のため、人間魚雷の項も参照のことX艇の最初の実戦参加は、1943年9月にノルウェーを根拠地とするドイツ海軍の主力艦を無力化するために行われたソース作戦であった。6隻のX艇がこの作戦に参加したが、目標への爆薬設置に成功したのはX6、X7の2隻だけだった（その2隻は戦艦ティルピッツに爆薬を設置した）。残る艇は行方不明になるか、破損して廃棄あるいは基地に引き返した。ティルピッツは重大な損傷を受け、1944年4月まで作戦不能状態になった。この作戦は唯一の複数のX艇が同時に参加した作戦だった。損失艇は1944年中に建造されたX20-X25と6隻の練習用艇によって補充された。1944年4月15日、X24がベルゲン近郊のラクセバグにある浮きドックを攻撃した。当初この攻撃にあたるのはX22の予定であったが、X22は訓練中に衝突事故を起こし、乗組員とともに失われてしまった。X24は攻撃と離脱には成功したものの、不運なことに、浮きドックに並んでいた7,500トンの貨物船バレンフェルスの直下に爆薬を投下してしまった。このため同船は沈没したが、浮きドックは僅かな損害を受けたにとどまった。なお、9月11日に、別の乗組員によって運用されたX24が再び浮きドックに攻撃を掛け、ドックを沈めることに成功している。X艇はノルマンディー上陸作戦のための事前準備にも参加している。上陸海岸を偵察するポステージ・エイブル作戦では、X20が4日間にわたってフランス沿岸部を偵察した。日中は潜望鏡による海岸線の偵察と、ソナーによる水中偵察を行った。X20は毎夜海岸まで近づき、2名のフロッグマンを海岸線に送り出した。彼らによって海岸の土のサンプルがコンドームに詰め込まれた。フロッグマンたちは2夜にわたり、後にアメリカ軍の上陸地点オマハ・ビーチとなった、ヴィエルヴィル＝シュル＝メール、ムーラン＝セントローレント、コレヴィル＝シュル＝メール付近を調査した。3夜目には後に上陸地点ソード・ビーチとなるオルヌ川三角江海岸部に向かうこととなっていたが、この時点で乗組員の疲弊がひどく（乗組員とフロッグマンはほとんどベンゼドリンで生き延びているようなものだった）、天候も悪化していたため、艇長のケン・ハズペスは作戦を切り上げ、1944年1月21日にHMS Dolphinに帰投した。ハズペスはこの作戦による功績で殊勲賞（en）を受勲した。なお、X20とX23はDデイ当日、“Pilotage Party”作戦の一環として、上陸艦隊を正しい海岸に誘導するための誘導艦の役割を果たした（ギャンビット作戦）。X級を改良したXE級で行われた極東での作戦行動については、XE級潜水艦を参照のこと。
1990年代末にはF1のアロウズチームでテストドライバーを務めるなどしたものの、フォーミュラカーにおけるキャリアはここまでとなり、以後は活躍の場をツーリングカーに移した。1998年から1999年にかけて全日本GT選手権に参戦したのを皮切りに、1999年にはル・マン24時間レースに参戦した（以後2003年まで同レースへの参戦を続けた）。2001年にはル・マンのほか、オランダ・ツーリングカー選手権、FIA-GT選手権に参戦したが、翌2002年からはヨーロッパツーリングカー選手権（ETCC）を参戦の場とし、インディペンデントチームのCarly、AutoDelta Squadra Corse、次いでGR Asiaから参戦している。ETCC最終年となった2004年にはインディペンデント部門であるミシュラントロフィーの覇者となった。2005年、ETCCが世界ツーリングカー選手権（WTCC）となったのを機に、チームもGR Asiaに移した。初年度はセアト・トレドを駆ったが、この年はインディペンデント部門においてBMW（BMW 320i）勢が強く、同部門において、この年のチャンピオンであるマルク・ヘンネリシと並んでシーズン最多勝となる5勝を挙げたものの、ランキング的にはBMW勢4台に次ぐ5位に甘んじる結果となった。2006年のWTCCシーズンに向け、セアト（セアト・スポーツ）は新型車両セアト・レオンをワークスチームに供給したが、コロネルはインディペンデント組の中では唯一人この車両を与えられたこともあって、全20戦のシーズンで10勝を挙げ、ポイントでも178ポイントを獲得し、こちらもBMWの最新型である320siを駆ったランキング2位のルカ・ランゴーニ（2勝）に対し、実に78ポイントもの大差をつける文字通りの圧勝でインディペンデント部門であるヨコハマトロフィーの勝者となった。2007年からはワークスでの参戦となり、2008年はガソリンエンジン車での参戦ながら第11戦岡山レース2でWTCC初優勝を果たした。2009年と2010年もセアト・レオンで参戦し、2010年はランキング8位となった。2011年からはロアル・モータースポーツへ移籍しBMW 320 TCで参戦。この年は第10戦鈴鹿のレース2で優勝し、その他のレースでも好成績を残し、シボレーの3人に次ぐランキング4位と健闘した。2012年は未勝利ながらランキング5位となる。2013年は2年振りに第10戦鈴鹿のレース2で優勝するも、ランキングは10位と前年を下回った。2014年からはシボレーRMLクルーズにマシンをスイッチ。この年は第5戦ザルツブルクリンクのレース1、第9戦北京のレース2で2位、第7戦スパ・フランコルシャンで3位に入りランキング7位と前年を上回る成績を残した。2015年はリタイア率が高く表彰台は第4戦ハンガロリンクでのレース2の2位一回だけだった。2016年は第4戦モロッコ、第7戦ポルトガルのオープニングレースで3年振りの勝利を挙げる。この年はランキング11位となった。2017年は第9戦マカオのオープニングレースで2位表彰台を獲得し、ランキングでは前年同様11位だが獲得ポイントは前年を下回った。2018年はWTCCに代わり新設されたWTCR(世界ツーリングカーカップ)に元F1ドライバーティエリー・ブーツェンが運営するブーツェン・ジニオン・レーシングからホンダ・シビックタイプR TCRを駆って参戦。しかしシーズンを通じての最高位は母国戦となった第4戦ザントフォールト、第6戦スロバキアでのレース1の7位が最高位だった。初年度は24ポイントしか獲得出来ずランキング23位に終わった。2019年はベルギーのComtoyou Racingへ移籍しクプラ・レオン TCRで参戦。コロネルがセアトのマシンをドライブするのはWTCC時代の2010年以来9年振りとなる。