(до июня 1940 г. заказ № 150) После вступления в строй вошла в состав 15-го ДПЛ Пятого флота. 16.05.1943 г. I-37 включили в состав Восьмой эскадры ПЛ, и с 14.05 по 1.06.1943 г. она перешла в Сингапур, а с 2-го по 4.06.1943 г. — в Пенанг. 16.06.1943 г. корабль направился в Индийский океан для борьбы с судоходством противника. 11-го и 19.07.1943 г. I-37 (капитан 3 ранга Отами) у восточного побережья Африки потопила два английских торговых судна (соответственно 8740 т и 6514 т). 10.08.1943 г. ПЛ возвратилась в Пенанг. 26.09.1943 г. она вышла в Индийский океан для борьбы с судоходством противника. 4.10.1943 г. бортовой ГСМ произвел облет архипелага Чагос и 10.10.1943 г. — Диего-Суарес. 13.10.1943 г. I-37 (капитан 3 ранга Отами) у Диего-Суарес потопила английское торговое судно (6720 т), 22.10.1943 г. в центральной части Индийского океана — английский войсковой ТР (6656 т). 17.11.1943 г. бортовой ГСМ произвел облет Килиндини, 23.11.1943 г. — Сейшельских о-вов. 30.11.1943 г. ПЛ возвратилась в Пенанг. 11.02.1944 г. корабль вновь направился в Индийский океан для борьбы с судоходством противника. 21-ro и 28.02.1944 г. у восточного побережья Африки I-37 (капитан-лейтенант Накагава) потопила два американских торговых судна (соответственно 6440 т и 7320 т). 4.03.1944 г. бортовой ГСМ произвел облет Диего-Суарес и побережья о. Мадагаскар. 8.03.1944 г. корабль у о. Мадагаскар потопил английское торговое судно (5552 т). 14.03.1943 г. бортовой ГСМ произвел облет Килиндини. 16.03.1943 г. во время подзарядки АБ ПЛ обнаружил английский шлюп Lulworth. В результате скоротечного артиллерийского боя, она получила множественные повреждения легкого корпуса, но смогла погрузиться и отрваться от противника. I-37 была вынуждена прекратить крейсерство и 29.03.1944 г. возвратилась в Пенанг, а с 2-го по 6.04.1944 г. перешла в Сингапур, где провели востановительный ремонт. 27.04.1944 г. ПЛ направилась в Пенанг. В тот же день в Малаккском проливе она подорвалась на двух минах, выставленных английскими ПЛ Trespsser и Taurus. В результате у корабля оказалась поврежденными кормовые горизонтальные рули, правая линия вала (изгиб вплоть до ЭД), носовая группа АБ заполнилась водой, начался пожар, и зкипаж покинул носовой отсек. I-37 возвратилась в Сингапур, где провели работы, необходимые для самостоятельного перехода в Метрополию. 16.05.1944 г ПЛ пришла в Йокосуку, где на верфи флота провели восстановительный ремонт, демонтировали контейнер для хранения ГСМ, пневматическую катапульту, часть компрессоров, установили РЛС тип 3 мод 3 модиф 1 и тип 3 мод. 2 модиф. 2, перед ограждением рубки смонтировали платформу, на которой установили два (1×2) 25-мм зенитных автомата, доведя их общее число до четырех (2×2). 12.09.1944 г. корабль включили в состав 15-го ДПЛ Шестого флота, и он перешел в Куре, где на верфи флота с 20.10 по 4.11.1944 г. демонтировали 140-мм орудие, смонтировали оборудование, необходимое для транспортировки и боевого использования четырех человекоуправляемых торпед кайтен. 6.11.1944 г. I-37 прибыла в Токуяма (на юго-западе о. Хонсю) и 8.11.1944 г. направилась для атаки боевых кораблей противника к проходу Коссол (о-ва Палау), имея на борту четыре человекоуправляемые торпеды (миссия "Кикусуй", по другим данным "Кикумидзу", под руководством капитан-лейтенанта Нисина). 19.11.1944 г. на подходах к проливу Коссол ПЛ была обнаружена в подводном положении и потоплена (по данным гидроакустических приборов) американскими эскортными миноносцами Conklin и Мс Соу Reynolds со всем экипажем и человекоуправляемыми торпедами.