Hr. Ms. K XII vertrok op 29 september 1926 naar Nederlands Oost-Indië en kwam na een drie maanden durende vlagvertoonreis aan in Soerabaja, Java. Vanaf 10 mei 1940 verliep de geschiedenis van Hr. Ms. K XII parallel aan die van zusterschip Hr. Ms. K XI. De K XII, sinds 20 september 1941 onder commando van LTZ 1 H.C.J. Coumou, kwam tijdens de oorlogspatrouilles onder Brits bevel in december 1941 echter wel in de gelegenheid om vijandelijke schepen aan te vallen.
Op 8 december 1941 hadden 20 Japanse troepentransportschepen soldaten aan land gebracht op de oostkust van Brits Maleisië. Het 9.794 ton grote motorschip Awajisan Maru van de Matsui Line was daar één van geweest. Na de landingen werd het Japanse schip succesvol aangevallen door drie Britse Hudson bommenwerpers. Op het getroffen schip brak brand uit en na een mislukte poging van twee Japanse torpedobootjagers om de uitgebrande Awajisan Maru weg te slepen werd het troepentransportschip verlaten. Op 12 december verkende commandant Coumou het schip bij Kota Baru waarvan hij niet wist dat het verlaten was. Hr. Ms. K XII vuurde twee torpedo`s af op het Japanse schip die beiden doel troffen waarna het zonk. LTZ Coumou schreef hierover: “het waren kleine 45cm Noorse torpedo`s en ze maakten een bellenbaan als een radarboot, maar ze waren alle twee raak, flink raak en het schip heeft het niet overleefd”.
De volgende dag verkende Hr. Ms. K XII de Japanse tanker Taizan Maru van 3525 ton, die op de rede van Kota Baru voor anker ging. Op de Nederlandse onderzeeboot werden twee 53,3cm torpedo`s in gereedheid gebracht. De eerste werd om 14:52 uur afgevuurd en de Japanners zagen de bijna aan de oppervlakte voortgestuwde torpedo op zich af komen maar konden niets meer doen om aan een treffer te ontkomen. Commandant Coumou zag door de periscoop de Japanners in paniek over het dek van de tanker rennen en stelde enkele minuten later tevreden vast dat de torpedo het vijandelijke schip trof ter hoogte van het ketelruim. Bij de lancering van de tweede torpedo weigerde de klep van de lanceerbuis waarop de onderzeeër zich onder water van de kust verwijderde. Enkele mijlen verder werd tot periscoopdiepte gestegen zodat LTZ Coumou de toestand van de Japanse tanker kon vaststellen. Hij rapporteerde: “het schip is gezonken, een deel van het dek staat nog boven water; we zien water tussen de twee masten”.
Nog diezelfde middag kreeg Hr. Ms. K XII opdracht zich naar Singapore te begeven omdat daar een groot vijandelijk konvooi was gesignaleerd. Op 14 december 1941 werd een vijandelijke periscoop waargenomen en LTZ Coumou besloot meteen in volle vaart op de Japanse onderzeeër af te gaan in een poging deze te rammen. Het lukte tot op 100 meter te naderen maar de Japanse onderzeeboot was onder water van positie veranderd en Hr. Ms. K XII vervolgde daarna zigzag varend haar oude koers. Enkele uren later ontmoette de K XII Hr. Ms. K XVII, die door middel van lichtseinen ingelicht werd over de aanwezigheid van de vijandelijke onderzeeër. Dit was de laatste maal dat de K XVII gezien werd en pas in 1982 werd het wrak van de Nederlandse onderzeeboot gevonden die slachtoffer was geworden van een onbekend Japans mijnenveld (zie ook: Het lot van de Hr. Ms. K XVII).
Tot 19 januari 1942 bleef Hr. Ms. K XII onder Brits operationeel bevel oorlogspatrouilles uitvoeren in de Zuid Chinese Zee en Straat Makassar maar er deed zich geen gelegenheid meer voor om vijandelijke schepen aan te vallen. Nadat alle Nederlandse onderzeeboten weer onder Nederlands bevel vielen werd door de K XII gepatrouilleerd bij Sumatra maar ook tijdens deze periode werden geen Japanse schepen verkend. Eind februari keerde de K XII terug naar Soerabaja voor onderhoud. Op 6 maart was de onderzeeboot het laatste Nederlandse oorlogsschip dat Java ontvluchtte voor de oprukkende Japanners. Op 20 maart kwam de boot behouden aan in Fremantle.
Op 20 april 1942 vertrok Hr. Ms. K XII, samen met Hr. Ms. K IX en de Nederlandse mijnenveger Hr. Ms. Abraham Crijnssen, naar Sydney, aan de Australische oostkust, voor reparaties en onderhoud. Het commando over de K XII werd op 15 juli van datzelfde jaar overgenomen door LTZ 1 Th. Brunsting. Vanaf september 1942 werd de onderzeeboot weer ingezet voor oorlogspatrouilles en operaties ten behoeve van de Netherlands Forces Intelligence Service (NEFIS). Deze Nederlandse militaire inlichtingendienst was belast met het verzamelen van informatie in het bezette Nederlands Oost-Indië. Hiervoor werden door onderzeeërs agenten aan land gezet, op vooral de Javaanse zuidkust en na een onbepaalde tijd weer opgepikt. Op 6 maart 1943 werd LTZ 1 Baron J.H. Mackay de nieuwe commandant van Hr. Ms. K XII. Vanaf juni van dat jaar werd de onderzeeër vooral ingezet als Asdic-oefenboot vanuit Fremantle.
Op 12 april 1944 kwam Hr. Ms. K XII aan in Sydney waar de boot buiten dienst gesteld zou worden omdat de bemanningsleden nodig waren voor moderne Britse onderzeeboten, die door de Royal Navy ter beschikking werden gesteld. Op 5 mei 1944 werd Hr. Ms. K XII buiten dienst gesteld en overgedragen aan het Australian Disposal Committee van de Royal Australian Navy (RAN). Na de oorlog werd de onderzeeër verkocht aan particulieren en voor bezichtiging opengesteld bij de Manly Harbour Pool, in Manly Cove bij Sydney. Door slecht weer werden de onderzeeboot en de speciaal aangepaste steiger regelmatig beschadigd zodat in juni 1949 besloten werd de ex K XII te verplaatsen naar veiliger wateren. De sleepboot Warrans trachtte de onderzeeboot te verplaatsen maar de sleeptros brak en de onderzeeër raakte op drift in North Harbour en liep aan de grond bij Fairlight. Begin 1950 werd het wrak opgekocht door een syndicaat, geleid door de gebroeders Les en Arthur Stephens, dat gedurende een jaar de onderzeeboot volledig stripte waarna de lege romp op 7 januari 1951 vlot getrokken kon worden. Het wrak werd daarop naar Kerosene Bay gesleept voor verdere ontmanteling. Het grootse deel van het schroot afkomstig van de K XII werd verkocht naar Japan.
