После вступления в строй возглавила Вторую эскадру ПЛ Шестого флота (флаг контр-адмирала Сигитеру) и с 30.10 по 22.11.1937 г. оказывала поддержку армии во время оккупации Хуанчжоу. В апреле 1938 г. I-7 приписали к ВМР Йокосука. С апреля 1938 г. по октябрь 1941 г. ПЛ занималась боевой подготовкой в водах Метрополии. С 10-го по 18.11.1941 г. корабль перешел из Йокосуки на атолл Кваджелейн. 26.11.1941 г. он вышел в море, возглавляя Вторую группу ПЛ контр-адмирала Сигитеру, предназначенную для атаки боевых кораблей противника у Перл-Харбор. 6.12.1941 г. I-7 пришла в назначенный район патрулирования — между о-вами Молокай и Оаху. 17.12.1941 г. она направилась в район к северо-востоку от о. Оаху. 9.01.1942 г. ПЛ начала поиск американского ОС во главе с АВ Saratoga. 26.01.1942 г. корабль возвратился на атолл Кваджелейн. 19.02.1942 г. I-7 вышла в море для поиска американских боевых кораблей, обнаруженных 18.02.1942 г. базовой авиацией. 22.02.1942 г. она получила приказ следовать в район к югу от о-о в Ява и Суматра. 27.02.1942 г. ПЛ (капитан 3 ранга Каидзуми) к югу от о. Рождества потопила английское торговое судно (3217 т). 27.03.1942 г. она направилась в район к юго-западу от о. Тимор для обеспечения рейда АВ вице-адмирала Нагумо в Индийский океан. 1.05.1942 г. корабль прибыл в Сингапур и с 12-го по 27.05.1942 г. перешел в Куре. 30.05.1942 г. I-7 направилась к Гавайским о-вам для поиска и атаки боевых кораблей противника. 4.06.1942 г. она заняла позицию к западу от о. Оаху, где патрулировала до конца июня 1942 г., а затем направилась в Метрополию и 5.07.1942 г. пришла в Оминато. 9.07.1942 г. корабль вышел в море для борьбы с судоходством противника у о-вов Алеутской гряды. 14.07.1942 г. ПЛ (капитан 3 ранга Каидзуми) к югу от о. Унимак торпедировала и потопила американское торговое судно (2722 т). 19.07.1942 г. I-7 возвратилась в Оминато, с 22-го по 27.07.1942 г. перешла в Йокосуку, с 28.07 по 12.08.1942 г. — на атолл Кваджелейн, а с 25-го по 30.08.1942 г. — в Рабаул. 3.09.1942 г. ПЛ вошла в состав соединения "А", призванного в проливе Индиспенсейбл прервать транспортные коммуникации противника между о. Гуадалканал и о-вами Фиджи. С 4.09 по 3.10.1942 г. она патрулировала у восточных Соломоновых о-вов. 5.10.1942 г. корабль направился к о. Эспириту Санто. 7.10.1942 г. I-7 провела через перископ разведку позиций противника на о. Эспириту Санто. 14-го и 23.10.1942 г. в темное время суток (14.10. 1942 г. корабль действовал по заявке армейского командования, а 23.10. 1942 г. — вел огонь по ориентирам, определенным 7.10.1942 г.) ПЛ выпустила по о. Эспириту Санто соответственно 25 и 20 140-мм снарядов. Результаты обстрелов неизвестны. 2.12.1942 г. корабль пришел на атолл Трук. 16.03.1943 г он вновь направился к восточным Соломоновым о-вам для борьбы с судоходством противника и 13.04.1943 г. возвратился в Рабаул. 13.05.1943 г. I-7 включили в состав Специального соединения контр-адмирала Кондо, призванного противодействовать американскому вторжению на Алеутские о-ва, и 28.05.1943 г. она пришла на о. Парамушир, где выгрузили бортовой ГСМ, запасные торпеды и часть артиллерийского боезапаса. С 3-го по 13.06.1943 г. ПЛ доставила на о. Кыска (8.06.1943 г.) 15 т боеприпасов для стрелкового оружия, продовольствия и вывезла 80 чел. 16.06.1943 г. ПЛ вновь направилась к о. Кыска, имея на борту 16 т различных грузов[47]. 22.06.1943 г. на подходах к о. Кыска у м. Хита (в бухте Вега) ее в надводном положении, в густом тумане, обнаружил американский ЭМ Monaghan. Пользуясь данными РЛС, американский корабль открыл огонь из 127-мм орудий. Первым же залпом он добился попадания в ограждение рубки ПЛ. Все находившиеся в ней были убиты, в т. ч. командир корабля и командующий Первой эскадрой ПЛ. Оставшись без управления, корабль выскочил на мель. Monaghan, по-видимому, счел его погибшим и прекратил огонь. Старпому удалось снять I-7 с мели, и она направилась к месту разгрузки (по другим данным в Йокосуку). В этот момент ПЛ вновь атаковал Monaghan и добился еще одного попадания в ограждение рубки. I-7 на циркуляции приткнулась к берегу. ЭМ выпустил еще несколько снарядов и отошел. По некоторым данным, на лодке во время боя погибло около 30 чел. Гарнизону о. Кыска удалось частично разгузить ПЛ. 5.07.1943 г. корпус корабля был окончательно разрушен во время шторма.