Заложена в присутствии Начальника Военно-Морских Сил Р.А.Муклевича 5 февраля 1930 года на заводе № 189 (Балтийский завод) в Ленинграде под стапельным номером 200. 6 ноября 1931 года подводная лодка спущена на воду и 11 октября 1933 года вступила в строй. 14 октября 1933 года «Щ-302» под командованием Косьмина Дмитрия Михайловича вошла в состав Морских сил Балтийского моря. В сентябре 1939 года в составе 14-го дивизиона ПЛ КБФ подводная лодка принимала участие в патрулировании Финского залива. В октябре того же года «Щ-302» встала к стенке завода № 194 (Кронштадский морзавод) для проведения капремонта и модернизации. Работы на субмарине завершились незадолго до начала Великой Отечественной войны.
22 июня 1941 года лодка встретила под командованием капитан-лейтенанта Драченова Петра Никитича в составе отдельного учебного дивизиона ПЛ КБФ в Кронштадте где проходила испытания после ремонта, но в строй в 1941 году подводная лодка так и не вступила. В августе 1941 года командиром «Щ-