Otras sondas se habían estrellado en la Luna (1959, Lunik 2) y en Venus (1966, Venera 3) tras enviar datos durante su caída, pero Venera 7 tocó superficie de manera controlada y pudo transmitir desde la superficie.
La sonda entró en la atmósfera de Venus el 15 de diciembre de 1970. El aterrizador permaneció unido al cohete interplanetario durante las etapas iniciales de la entrada atmosférica para evitar un mayor calentamiento. El paracaídas abrió a una altura de 60 kilómetros y las pruebas atmosféricas comenzaron con los resultados que demostraban que la atmósfera era en un 97% dióxido de carbono.
El paracaídas pareció fallar durante el descenso, lo que resultó en un descenso más rápido de lo previsto. Como resultado, el aterrizador golpeó la superficie de Venus a unos 16,5 metros por segundo a las 05.37 UTC. Las coordenadas de aterrizaje son 5°S 351 °E.
La sonda pareció quedar en silencio tras el impacto, pero las cintas de grabación siguieron funcionando. Unas semanas más tarde, tras una revisión de las cintas, se encontraron 23 minutos de señales muy débiles. La nave espacial había aterrizado en Venus y probablemente rebotó en su lado, dejando la antena de ganancia media no apuntando correctamente para una transmisión de señal fuerte a la Tierra.
La sonda transmitió información a la Tierra durante 53 minutos, la cual incluyó 20 minutos desde la superficie. Se encontró que la temperatura en la superficie de Venus era de 475°C * 20°C y la presión era de 90 *15 atmósferas. La presión correspondía a aproximadamente 900 metros bajo el nivel del mar. La sonda proporcionó información sobre la superficie de Venus, que no podía verse a través del grueso velo de su atmósfera.
La nave espacial confirmó definitivamente que los seres humanos no pueden sobrevivir en la superficie de Venus, y excluyó la posibilidad de que haya cualquier agua líquida en Venus.