В сентябре 1932 года на «Металлисте» проводились испытания 76-мм динамореактивной пушки системы Курчевского. 15 сентября 1934 года подводная лодка получила обозначение А-5, а в 1936 – 1938 годах прошла капитальный ремонт и модернизацию.
22 июня 1941 года подводная лодка встретила в составе 6-го Дивизиона 2-й Бригады подводных лодок Черноморского флота, находясь в ремонте в Севастополе. 2 августа 1941 года, закончив ремонт, А-5 перешла к месту постоянного базирования в Поти, откуда приступила к обслуживанию дозорных позиций на подходах к Поти и Батуми. 27 февраля 1942 года подводная лодка прибыла в Севастополь, откуда 5 марта направилась в район Одессы. 12 марта ударами штормовых волн на подводной лодке сломано перо кормовых горизонтальных рулей и погнут баллер, что заставило ее прервать патрулирование и досрочно вернуться в базу, а затем идти в Поти для проведения аварийного ремонта. С вечера 10 июня А-5 патрулировала район у Одессы.
Днем 11 июня 1942 года А-5 торпедировала транспорт «Ardeal» из состава конвоя, которое выбросилось на отмель. Сопровождающие «Ardeal» немецкие катера-тральщики сбросили восемнадцать глубинных бомб. В результате бомбежек на А-5 вышел из стоя гирокомпас, деформирован запор крышки рубочного люка, повреждены ряд измерительных приборов.
Утром 25 июля 1942 года подводная лодка подорвалась на противотральной трубке одной из мин заграждения S33. На подводной лодке заклинило вертикальный и кормовые горизонтальные рули, правую линию вала. К вечеру все повреждения внутри прочного корпуса были устранены.
На подводной лодке смогли дать ход под левым мотором, но выяснилось, что подводная лодка не слушается руля и катится вправо, а при остановке двигателя – влево. В ночь на 27 июля в приборах ИСА-М командир БЧ-5 и боцман спустились под воду и выяснили характер повреждений. Правое перо кормовых горизонтальных рулей вместе с баллером и ограждением были загнуты вниз под углом около 60 градусов; нижняя половина пера вертикального руля вместе с ограждением свернуты влево; одна из лопастей правого гребного винта оказалась загнутой в корму и задевала за правое перо кормовых горизонтальных рулей. Чтобы А-5 смогла дойти до базы, требовалось обрубить загнутую часть лопасти винта и отвести горизонтальные рули на всплытие. Создав максимально возможный дифферент на нос, провели ремонтные работы, вскоре удалось провернуть левую линию вала. Подводная лодка дала ход и отошла от берега еще на 4,5 мили, где легла на грунт до следующего наступления темноты. Связь с базой удалось восстановить только 1 августа. Оценив ситуацию, командование отправило на помощь подводной лодке тральщик Т-204 («Щит»); под его эскортом на рассвете 4 августа А-5 вернулась в Очемчири.
После ремонта А-5 в феврале 1944 года действовала у южного побережья Крыма, совершила три Боевых похода, 14 апреля А-5, западнее мыса Херсонес, безрезультатно атаковала десантную баржу F342, шедшую в Севастополь. 23 апреля А-5 атаковала большой охотник Uj103 в тот момент, когда его бомбила советская авиация.
2 мая А-5 вновь вышла в море для действий западнее мыса Херсонес, но на следующий день подводная лодка повредила винт о неизвестный плавающий предмет и была вынуждена вернуться в базу. 8 мая после проведения короткого ремонта подводная лодка направилась в район к юго-западу от мыса Сарыч. 11 мая подводная лодка приступила к патрулированию позиции, произвела безрезультатную торпедную атаку по одиночной десантной барже. При попытке всплыть, подводная лодка была атакована самолетом. Сброшенные им бомбы повредили кормовые горизонтальные рули подводной лодки. На следующий день утром А-5 безрезультатно атаковала венгерский транспорт «Kassa», днем также безрезультатно атаковала большой охотник IJj 318. Ночью 13 мая 1944 года А-5 безрезультатно с дистанции 15 кабельтовых выпустила последнюю оставшуюся торпеду. Прибыв в базу, А-5 встала на ремонт.
6 марта 1945 года подводная лодка А-5 была награждена орденом Красного Знамени. 27 августа 1945 года подводная лодка А-5 была выведена из Боевого состава, разоружена.
16 мая 1949 года подводная лодка переформирована в плавучую зарядовую станцию ПЗС-8. В 1955 году подводная лодка А-5 исключена из списков ВМФ СССР и сдана на слом.
Тактико-технические данные подводной лодки АГ-21:
Водоизмещение: надводное/подводное – 361/440,5 тонн. Главные размерения: длина – 45,7 метра, ширина – 4,8 метра, осадка – 2,7 метра. Скорость хода: надводная/подводная – 12,8/7,5 узлов. Глубина погружения: до 50 метров. Дальность плавания: над водой 2700 миль/под водой 100 миль. Силовая установка: 2 дизеля по 480 л.с., 2 электромотора по 240 л.с. Вооружение: одно 47-мм и одно 37-мм орудие, один 7,62-мм пулемет (с 1916 года: четыре носовых 457-мм торпедных аппарата, одно 47-мм орудие; с 1938 г. – одно 45-мм орудие). Команда: 32 подводника.
Подъем флага на подводной лодке АГ-21 3 февраля 1931 года.
Подводная лодка АГ-21 в бухте Севастополя. Начало 1931 года.