Vào lúc nhập biên chế, I-12 được phối thuộc cùng Quân khu Hải quân Yokosuka[7] và được điều động về Hải đội Tàu ngầm 11 trực thuộc Đệ Lục hạm đội.[7] Nó rời Kobe vào ngày 20 tháng 9, thực hành huấn luyện trên đường đi, và đi đến Kure vào ngày 30 tháng 9.[7]

Chuyến tuần tra thứ nhất

Bị mất

Vào ngày 13 tháng 11, tàu quét mìn USS Ardent (AM-340) và tàu frigate USS Rockford (PF-48) đang hộ tống một đoàn tàu vận tải gồm sáu chiếc đang trên đường từ Honolulu đến San Francisco. Lúc 13 giờ 32 phút, Ardent phát hiện qua sonar một tàu ngầm đang đi ngầm phía trước đoàn tàu.[7][8] Ardent tấn công lúc 12 giờ 41 phút, bắn một loạt 23 đạn súng cối chống ngầm Hedgehog tấn công, rồi đến 12 giờ 46 phút lại bắn một loạt Hedgehog thứ hai[7][8] nhưng đều không trúng mục tiêu.[7] Rockford rời vị trí bảo vệ đoàn tàu để tham gia tấn công, bắn một loạt 13 quả đạn Hedgehog lúc 13 giờ 08 phút; [7] 15 giây sau đó, thủy thủ đoàn lần lượt nghe thấy ba vụ nổ lớn dưới nước, và tiếp nối bằng nhiều vụ nổ nhỏ khác.[7][8] Ardent bắn thêm hai loạt Hedgehog và Rockford thả thêm 13 quả mìn sâu để chắn chắn tiêu diệt được tàu ngầm đối phương.[7][8] Sau khi nghe thấy nhiều vụ nổ nhỏ khác, cả hai chiếc đều mất tín hiệu mục tiêu tại tọa độ 31°55′B 139°45′T / 31,917°B 139,75°T / 31.917; -139.750.[7][8] Họ phát hiện nhiều mảnh vỡ các loại, bọt khí và dầu diesel trồi lên mặt biển, xác nhận tàu ngầm đối phương đã bị phá hủy.[7][8] Cả Ardent lẫn Rockford đều được ghi công đã đánh chìm mục tiêu, có thể là I-12. [7][8]

Đến ngày 16 tháng 11, Bộ tư lệnh Đệ Lục hạm đội ra lệnh cho I-12 quay trở về căn cứ Kure, nhưng chiếc tàu ngầm đã không hồi đáp.[7] Tuy nhiên, do bộ phận tình báo vô tuyến Nhật Bản thu được thông tin một tàu vận tải và một tàu chở dầu Đồng Minh bị đánh chìm giữa Thái Bình Dương từ ngày 20 đến ngày 31 tháng 12,[7] và trông thấy một tàu ngầm Nhật tại khu vực quần đảo Hawaii từ ngày 2 đến ngày 4 tháng 1, 1945, họ tin rằng I-12 vẫn đang hoạt động tuần tra.[7] Đến ngày 31 tháng 1, Hải quân Nhật Bản công bố I-12 có thể đã bị mất giữa Thái Bình Dương[7] với tổn thất toàn bộ 114 thành viên thủy thủ đoàn.[3] Tên nó được cho rút khỏi đăng bạ hải quân vào ngày 10 tháng 8, 1944.[7]