Sau khi nhập biên chế cho đến cuối năm 1941, sáu chiếc đầu tiên trong lớp Sargo thoạt tiên đặt căn cứ tại San Diego, và sau đó tại Trân Châu Cảng. Bốn chiếc cuối được triển khai đến Philippines ngay sau khi nhập biên chế. Vào tháng 10, 1941, những chiếc Sargo còn lại cùng nhiều tàu ngầm mới hơn được điều sang Hạm đội Á Châu tại Philippines như một phần của nỗ lực quá trễ nhằm tăng cường lực lượng Đồng Minh tại Đông Nam Á. Việc Đế quốc Nhật Bản chiếm đóng phía Nam Đông Dương thuộc Pháp và hành động trả đủa cấm vận dầu mỏ Nhật Bản vào tháng 8, 1941 khiến tình hình thế giới thêm căng thẳng.

Sau khi Nhật Bản bất ngờ tấn công Trân Châu Cảng vào ngày 7 tháng 12, 1941, tàu ngầm là lực lượng tấn công chủ yếu của Đô đốc, Thomas C. Hart, Tổng tư lệnh Hạm đội Á Châu. Ông được phân bố 16 tàu ngầm Salmon và Sargo,<ref>Blair 2001, tr. 82</ref là toàn bộ số tàu ngầm trong cà hai lớp, cộng với bảy chiếc lớp Lớp Porpoise và sáu chiếc lớp Lớp S. Phía Nhật Bản đã không ném bom Philippines mãi cho đến ngày 10 tháng 12, nên hầu hết tàu ngầm đã ra đi trước khi bị tấn công. Sealion đang đại tu tại Xưởng hải quân Cavite nên bị hư hại nặng và phải đánh chìm vào ngày 25 tháng 12, còn Seadragon được các chiếc USS Canopus và USS Pigeon trợ giúp đã sửa chữa khẩn cấp và rời cảng để tiếp tục chiến đấu.

Lớp Sargo đã hoạt động tích cực trong chiến tranh, đánh chìm 73 tàu đối phương bao gồm một tàu ngầm. Bốn chiếc đã bị mất, bao gồm một chiếc bởi hỏa lực bắn nhầm của tàu bạn.

Đến đầu năm 1945 những chiếc còn sống sót trong lớp được rút về làm nhiệm vụ huấn luyện cho đến khi chiến tranh kết thúc. Cuối cùng chúng bị bán để tháo dỡ trong giai đoạn 1947-1948. Searaven được sử dụng như mục tiêu thử nghiệm bom nguyên tử tại đảo Bikini vào năm 1946, trong khuôn khổ Chiến dịch Crossroads. Nó chỉ bị hư hại nhẹ sau thử nghiệm, và cuối cùng bị đánh chìm như một mục tiêu vào năm 1948.