(до 10.05.1942 г. I-65) После передачи флоту ПЛ вошла в состав 30-го ДПЛ Второй эскадры Второго флота. С 29.06 по 27.08.1933 г. I-65 базировалась на Мако (о. Формоза) и патрулировала у побережья Центрального Китая, а с 27.09 по 5.10.1934 г. — у Дзингтау. С ноября 1934 г. по февраль 1935 г. ПЛ числилась в резерве и простояла на базе флота в Сасебо. С 29.03 по 4.04.1935 г. она патрулировала у побережья Центрального Китая, а в сентябре 1935 г. принимала участие в маневрах Четвертого флота. С 30.10 по 22.11.1937 г. корабль патрулировал в проливе Терасима (у Дзингтау), поддерживая вторжение в Ханчжоу. С 28.09 по 17.11.1938 г. I-65 базировалась на Мако и участвовала в блокаде побережья Южного Китая. С декабря 1938 г. по январь 1940 г. ПЛ числилась в резерве и простояла на базе флота в Сасебо. В августе 1941 г. ее включили в состав Пятой эскадры Комбинированного Флота. 3.12.1941 г. I-65 пришла в порт Самах (о. Хайнань). С 6.12.1941 г. корабль направился в южную часть Южно-Китайского моря. 8.12.1941 г. ПЛ (капитан-лейтенант Харада) обнаружила (5° 0′ N; 105° 30′ Ost) идущие на север в охранении четырех ЭМ английские ЛК Prince оf Wales и линейный КР Repulse. 26.12.1941 г. она возвратилась в порт Самах. 7.01.1942 г. I-65 направилась в район к юго-западу от о. Ява для борьбы с судоходством противника. 10.01.1942 г. ПЛ (капитан-лейтенант Харада) потопила английское торговое судно (2950 т), 11.01.1942 г. — голландское торговое судно (3155 т). 29.01.1942 г. корабль пришел в Пенанг. 6.02.1942 г. I-65 направилась в Индийский океан для борьбы с судоходством противника. 9.02.1942 г. ПЛ (капитан-лейтенант Харада) у о. Цейлон потопила английское торговое судно (4150 т). 7.03.1942 г. она возвратилась в Пенанг. С 14-го по 27.05.1942 г. корабль перешел на атолл Трук. 30.05.1942 г. I-165 направилась в район к юго-западу от атолла Мидуэй, где вошла в состав соединения контр-адмирала Яоситоме, призванного взаимодействовать с Главными Силами Объединенного Флота в ходе оккупации острова. 19.06.1942 г. ПЛ пришла на атолл Кваджелейн. С 2-го по 10.07.1942 г. она перешла в Куре, где на верфи флота провели текущий ремонт корпуса и механизмов. С 31.07 по 10.08.1942 г. корабль перешел в Сингапур и 18.08.1942 г. направился в Бенгальский залив для борьбы с судоходством противника. 31.081942 г. I-165 (капитан 3 ранга Торису) у о. Цейлон потопила американское торговое судно (5237 т) и 12.09.1942 г пришла в Пенанг. 24.09.1942 г. корабль вновь направился в Индийский океан для борьбы с судоходством противника. 3.10.1942 г. к югу от о. Цейлон ПЛ (капитан 3 ранга Торису) потопила английское торговое судно (5549 т) и 9.10.1942 г — неиндифицированное торговое судно (примерно 5000 т). 10.12.1942 г. она обстреляла из 100-мм орудия Порт Грегори и 15.12.1942 г. возвратилась в Пенанг. 13.01.1943 г. I-165 для борьбы с судоходством противника направилась в район между западным побережьем США и Гавайскими о-вами. 21.02.1943 г. корабль пришел на атолл Кваджелейн. С марта по август 1943 г. он патрулировал на подходах к базе Шестого флота. 29.08.1943 г. I-165 направилась к западному побережью США для борьбы с судоходством противника. 26.09.1943 г. лодка получила приказ прекратить патрулирование и 13.10.1943 г. пришла в Пенанг. С 26.11 по 31.12.1943 г. ПЛ оперировала у архипелага Чагос. 17.02.1944 г. корабль вновь направился в Индийский океан для борьбы с судоходством противника. 15.03.1944 г. в центральной части Индийского океана I-165 (капитан-лейтенант Симицу) потопила английское торговое судно (3916 т). 9.04.1944 г. она возвратилась в Пенанг. В конце апреля 1944 г. корабль пришел в Куре, где на верфи флота провели текущий ремонт корпуса и механизмов, установили РЛС тип 3 мод. 3 модиф. 1. С июля по сентябрь 1944 г. ПЛ простояла на базе флота в Куре и участия в боевых действиях не принимала. 12.09.1944 г. I-165 передали в распоряжение 102-го Особого диверсионно-разведывательного отряда, и она вошла в состав 15-го ДПЛ Шестого флота. С 12.12.1944 г. по 7.02.1945 г. лодка патрулировала в районе о-вов Адмиралтейства, обеспечивая атаки человекоуправляемых торпед. В апреле 1945 г. в Куре на верфи флота демонтировали 100-мм орудие, установили оборудование для транспортировки и боевого использования двух человекоуправляемых торпед. 27.05.1945 г. I-165 вышла из Токуяма и направилась в район к югу от о. Окинава, имея на борту две человекоуправляемые торпеды (миссия "Тодороки"). Перед ПЛ стояла задача атаки боевых кораблей противника и навигационное обеспечение атак человекоуправляемых торпед других ПЛ группы. 27.06.1945 г. в 450 милях к югу от о. Сайпан лодка была обнаружена и потоплена американской базовой авиацией.