Подводная лодка проекта 641 3 февраля 1961 года заложена на эллинге ССЗ «Судомех» в г.Ленинграде как большая подводная лодка. 27 апреля 1961 года спущена на воду, 27 ноября 1961 года вступила в строй, 13 декабря 1961 года включена в состав 37-й дивизии подводных лодок КБФ (г.Лиепая). 9 апреля 1962 года Б-33 перечислена в состав 4-й Эскадры подводных лодок Северного флота (Екатерининская гавань). В мае 1962 года по внутренним водным путям переведена из гЛенинграда в г. Северодвинск для подготовки к межфлотскому переходу. В 1962 году подводная лодка совершила межфлотский переход в составе ЭОН-72 по трассе Севморпути из Екатерининской гавани в бухту Тарья на Камчатке. 20 октября 1962 года Б-33 перечислена в состав 182-й Бригады подводных лодок 15-й Эскадры пл ТОФ (б. Тарья). В 1965 году перечислена в состав 8-го отдельного дивизиона подводных лодок 15-й Эскадры пл КТОФ (б. Бечевинская). 18 июня 1971 года Б-33 перечислена в состав 182-й Отдельной бригады пл 15-й Эскадры пл КТОФ с прежним местом базирования.
18 февраля 1987 года при отработке элементов курсовой задачи в полигоне Боевой подготовки на перископной глубине произошло возгорание кабельных трасс в результате короткого замыкание нештатного предохранителя и возгорание отсечного щита №-1 во 2 отсеке. Подводная лодка всплыла в надводное положение, через четыре минуты был дан ЛОХ во 2-й отсек из 1-го. При выводе личного состава из 2-го отсека в Центральный Пост тот также был загазован, в результате чего командир перенес ГКП на мостик. Через восемь минут произошло возгорание на кормовой переборке 1-го отсека, дан ЛОХ в 1-й отсек. Во избежание взрыва боезапаса, поскольку отключением батарейных автоматов и подачей ЛОХ в отсеки пожар локализовать не удалось, командир принял решение затопить 1-й отсек с одновременной посадкой на мель у о.Аскольд, что и было выполнено в 17.51. Подошедший пожарный катер ПЖК-515 начал тушить пожар через торпедопогрузочный люк и эвакуировал пять подводников из 1-го отсека. Пожар был полностью потушен после прибытия спасательных сил в 18.20. В 08.35 20.02 Б-33 снята с мели, начата буксировка в базу, однако тление в отсеках наблюдалось еще до тех пор, пока не была расшинована аккумуляторная батарея в 12.30 21.02.
25 января 1991 года после проводимых накануне работ по выгрузке торпедного боезапаса и спрямлении подводной лодки продуванием носовой группы ЦГБ, команда убыла с подводной лодки не приведя в исходное положение механизмы и не осушив торпедные аппараты. Силами дежурно-вахтенной службы в соответствии с указанием командира БЧ-5 были начаты работы по осушению торпедных аппаратов. Дежурный торпедист, действуя бесконтрольно, попытался осушить торпедные аппараты открыванием задних крышек и сливом воды в трюм, что привело к затоплению 1-го отсека. Попытка осушить 1-й отсек насосом ГОН не удалась, продувание носовой группы ЦГБ из-за малого запаса ВВД не дало требуемого результата, нос подводной лодки притопился, вследствие чего оказался в воде и загорелся кабель питания с берега. В 03.04 подводная лодка затонула у пирса на глубине тринадцать метров с дифферентом пять градусов на нос, с креном восемнадцать градусов на левый борт.
Летом 1991 года Б-33 была поднята силами АСС КТОФ. 24 июня 1991 года исключена из состава ВМФ в связи со сдачей в ОФИ для демонтажа и реализации. Осенью 1991 года у стенки СРЗ-92 в бухте Золотой Рог Б-33 поставлена на прикол, где впоследствии разделана на металл. По другим данным в 1999 году подводная лодка продана на слом и отбуксирована в Южную Корею.
Подводная лодка Б-33 на Военно-морском параде.
Подводные лодки (слева направо): Б-33, Б-8 и РЗС-324 у пирса ПМТО Камрань (Вьетнам)