Commissionné en 1960, avec un équipage de 7 officiers et de 60 marins, l'Espadon avait pour mission la surveillance des zones océaniques et des lignes maritimes.

En septembre 1961, le sous-marin entre en collision avec le Laubie. Le 13 août 1963, un incendie dans le compartiment des torpilles blesse quatre sous-mariniers, dont un mourra plus tard de ses blessures. En mai 1964, l'Espadon et le Marsouin plongent sous la banquise de la mer de Norvège au 70e parallèle nord.

Il est désarmé le 11 septembre 1985. Depuis, l'Espadon est amarré dans l'écluse fortifiée de la base sous-marine de Saint-Nazaire, après avoir fait sa dernière plongée le 10 décembre 1985 avec 15 de ses commandants sur ses 16 « pachas ». L'Espadon est le premier sous-marin visitable, étant devenu un navire musée. Faussement à flot dans une cale remplie d’eau de pluie, il fait l'objet durant le premier semestre 2021, sur place, de travaux de conservation par le chantier de l'Esclain.