31 października 1931 roku w Cherbourgu odbyła się uroczystość podniesienia polskiej bandery na ORP „Wilk”. Decyzją Marszałka Józefa Piłsudskiego z tego samego dnia nowo wybudowany okręt podwodny wcielono w skład sił zbrojnych Rzeczypospolitej. „Wilk”, wraz z okrętami bliźniaczymi „Ryś” i „Żbik”, stanowił trzon podwodnych sił Rzeczypospolitej w okresie międzywojennym.
Okręt został zbudowany w renomowanej stoczni Chantiers et Ateliers Augustin Normand. Umowę na budowę podpisano 1 grudnia 1926 roku, a samą konstrukcję rozpoczęto na początku 1927 roku. Okręt został zwodowany 12 kwietnia 1927 roku. „Wilk” był nie tylko pierwszym z serii, ale także prototypem, od którego wzięła swoją nazwę klasa polskich okrętów podwodnych. Na jego bazie później powstały ORP „Ryś” i ORP „Żbik”.
Oficjalne podniesienie bandery na ORP „Wilk” odbyło się 31 października 1931 roku w Cherbourgu, a decyzją Marszałka Józefa Piłsudskiego tego samego dnia okręt wcielono w skład sił zbrojnych Rzeczypospolitej. Po przybyciu do Polski ORP „Wilk” został przypisany najpierw do Grupy Okrętów Podwodnych Dywizjonu Minowców, a od 1932 roku do nowo utworzonego Dywizjonu Okrętów Podwodnych. W czasie pokoju uczestniczył w licznych zagranicznych wizytach dyplomatycznych – zawijał do portów w Sztokholmie, Amsterdamie i Tallinnie, reprezentując biało-czerwoną banderę na wodach Europy.
Gdy 1 września 1939 roku wybuchła II wojna światowa, „Wilk” był jednym z pięciu polskich okrętów podwodnych uczestniczących w obronie Wybrzeża. Operując w ramach planu „Worek”, patrolował Zatokę Gdańską, próbując zbliżyć się do niemieckich jednostek. W pierwszych dniach wojny był intensywnie atakowany przez niemieckie trałowce i bombowce, odniósł poważne uszkodzenia i musiał wielokrotnie kryć się na dnie morza.
3 września ORP „Wilk” postawił zagrodę minową, z której jedna mina mogła przyczynić się do zatopienia niemieckiego kutra „Heimat”. Wobec coraz gorszego stanu technicznego i braku możliwości uzupełnienia zapasów w oblężonych polskich portach, 12 września 1939 roku okręt podjął dramatyczną decyzję o przebiciu się do Wielkiej Brytanii. 20 września „Wilk” dotarł do Rosyth, unikając po drodze ataków niemieckich okrętów i samolotów.
Po remoncie i przezbrojeniu, „Wilk” wszedł w skład alianckiej 2. Flotylli Okrętów Podwodnych. Od listopada 1939 do stycznia 1941 roku odbył 9 patroli bojowych na Morzu Północnym, jednak bez znaczących sukcesów bojowych. Jedną z najbardziej kontrowersyjnych historii była noc z 20 czerwca 1940 roku, kiedy to według wspomnień załogi „Wilk” miał staranować niemiecki okręt podwodny. Jednak najnowsze badania wskazują, że w rzeczywistości mógł to być tylko kontakt z bojką.
Po zakończeniu służby bojowej, okręt przesunięto do zadań szkoleniowych. W 1942 roku został wycofany do rezerwy, a po wojnie – przekazany Brytyjczykom. Dopiero w 1952 roku ORP „Wilk” powrócił do Polski na holu, lecz jego stan techniczny uniemożliwiał dalszą eksploatację. W 1954 roku został złomowany.