本系列は、まず1961年6月に3編成18両が登場し、名古屋本線の特急に投入された。翌1962年（昭和37年）には2次車（7007?7013編成）が加わって計7編成となり、同線急行の他、犬山線にも進出している。
1963年（昭和38年）からは名古屋本線用に改良版の7500系を製造し、順次6?8両組成として投入されたが、支線でも広がるパノラマカーの人気に対応するため、1967年（昭和42年）に3次車として4両組成が登場した（7015?7023編成、冷房装置などを変更）。
1968年（昭和43年）には一部の車両が8両固定編成を組んでいたが、短期間で解消し、以後は従前車も4両組成に組成変更して増備されていった。そのため、1969年（昭和44年）製の5次車（7029・7031編成）は4両フル編成での落成であるが、その前後の4次車と6次車は先頭車のみの製造となる。
1971年（昭和46年）登場の7次車（7039?7043編成）も4両組成で、冷房装置が再度変更されている。
1973年（昭和48年）から4両組成の大部分を連結可能に改造し、本系列の4+4=8両編成はもとより他系列との連結運転も可能になり、同年暮れの第一次オイルショックに伴う輸送需要増にも対応することができた。
1974年（昭和49年）増備の8次車2本（7045・7047編成）は久々の6両組成での落成となり、先頭車の最終タイプを含んでいる。また、今回より車内の荷棚が7700系までの網棚からパイプ棚に変更され、これが現在まで一般車・通勤車の標準となっている。
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非連結仕様の4両組成も1975年（昭和50年）に最終増備車の両開き扉中間車（9次車、モ7050形7100番台）を組み込み、6両組成となっている。最終的に本系列として製造されたのは116両（モ7000形48両・モ7050形54両・モ7150形14両）である。
全車が健在の時期には、6両組成10本（60両）と4両組成14本（56両）という陣容であった。
1977年（昭和52年）のダイヤ改正で「特急」をすべて「座席指定」制に移行した際、当局からの行政指導で「特急」優先使用車の整備を行うこととなり、5次車以降の座席シート（赤モケット化）とカーテンを取り替える整備を行った。さらに1982年（昭和57年）には4両組成の一部が白帯を巻いて特急仕様車（通称『白帯車』）化され、併せて行先表示板も「逆さ富士」形から楯形（通称『小富士形』）に交換された。この『白帯車』の登場当時は、名古屋本線を中心とした特急運用に限定して使用され、行先表示板に付属する種別も『特』（特急）と『回』（回送）の2種類のみが表示できる設計となっていた[7]。この頃から展望室の速度計がニキシー管の入手難（製造中止・在庫切れ）で徐々に使用停止となり、初期『白帯車』には上から禁煙プレートが装着された[8]。さらに翌1983年（昭和58年）から1987年（昭和62年）にかけて1?3次車のうち42両について特別整備が行われた。延べ15本（4両組成に短縮した編成あり）に施工された特急仕様装備のうち、外装の白帯に関しては1999年（平成11年）以降にすべて解除されている。
1984年（昭和59年）から特別整備未施工車の廃車が発生したが、本格的に廃車が始まるのは1998年（平成10年）からである。2007年（平成19年）からは特別整備車の廃車も始まり、同年には最盛期のちょうど半数に減少した。この時点までに残った本系列のほとんどは製造年次の異なる車両や7700系の中間車が混在した編成となっていたほか、6両組成の行先表示が電動方向幕式に統一された。また、2008年（平成20年）6月29日のダイヤ改正ではさらなる廃車によりその6両組成が消滅、トップナンバーの7001Fも廃車となり、本系列は4両組成3本の12両（ただし7043Fの中間車は7700系のモ7750形）を残すのみとなる予定であったが、7001編成と7007編成は同改正後も運行されていた（7001Fは7041F、7007Fは5700系6両組成のそれぞれの代用）ため、同年9月までは20両（およびモ7750形2両）が残っていた。
座席は、戸袋部のロングシートと車掌台の補助席を除きすべて転換クロスシートである。座席本体は7次車から寸法や掴み手の形状が変更されている[9]。座席の枕カバーは当初ビニール製であったが、1982年以降特急仕様車（白帯車）ではセパレートの布製が、一般車でも本系列と7500系・7700系にのみ白色の合成繊維製が装着されている。なお、1986年以降に白帯車仕様であった車両は一般車格下げ後にビニール製に交換された。この改装時に交換された座席のままモケットだけ赤（7021F・7031Fのソファ風ロングシートのみ）や紫系に張り替えた車両もあった。
登場時のインテリアカラーは、化粧板がクリスタル柄の淡灰色、座席モケットが灰緑色、カーテンが濃黄色（ゴールド）であったが、その後座席の色は7700系登場後赤色に（8・9次車は当初から赤色[10]）、さらに1200系登場後これと同じ紫系に変わり、カーテンについては幾度となく変更されて現状に至る。
特別整備を受けた一般仕様車の化粧板は同じクリスタル柄であるが、青灰色となった。また、1986年（昭和61年）以降の白帯車に限っては化粧板をクリーム色に張り替え、座席や荷棚、照明カバーも交換され、展望室には5700系と同型のデジタル速度計が復活した（7700系は座席交換のみ）。白帯時代の座席モケットは着席部が橙色、周囲が濃茶色のツートンであった。また、1982年改装分も含めて床面中央にカーペット調の敷き物が施されている。本系列で白帯車仕様の設備で残っているものは2007年初頭の時点では4両組成4本が在籍していたが、同年4月の3150系2次車就役に伴って3編成が廃車され、以降は7011Fを残すのみとなった。また、2008年10月19日からは同編成に白帯が施され、9年ぶりに白帯編成が復活し、運用終了までの間、白帯を復活した姿で運用される。