Après plusieurs reports, la fusée japonaise H-IIB a été lancée du centre spatial de Tanegashima, au sud du Japon. Au moment du décollage, à 17 heure 52 UTC, la station spatiale internationale se trouvait à 409 km au-dessus du Pacifique Sud-Ouest, à l'ouest du Chili.
Un quart d'heure après le lancement, le vaisseau ravitailleur s'est séparé de la fusée et a commencé son vol à destination de l'ISS qu'il rejoindra dans cinq jours.
Jeudi 27 septembre, le HTV-7 s'approchera de l'ISS par le bas et se dirigera lentement vers le complexe orbital. Les astronautes américains Drew Feustel et Serena Auñón-Chancellor utiliseront le bras robotique Canadarm 2 pour le capturer tandis que l'astronaute allemand Alexander Gerst surveillera les paramètres du vaisseau cargo. L'équipage passera la main aux contrôleurs au sol pour effectuer l'amarrage au module Harmony.
Le rendez-vous et la capture seront à suivre en direct sur Destination Orbite à partir de 10 heures 30 UTC. Après une pause, le direct reprendra à 14 heures 30 UTC pour suivre l'amarrage au module Harmony.
Le HTV-7 est chargé de cinq tonnes de fret comprenant de l'eau, des pièces de rechanges, des expériences scientifiques ainsi que six nouvelles batteries lithium-ion afin de poursuivre la mise à niveau du système d'alimentation de la station.
La mission logistique devrait se poursuivre plusieurs semaines jusqu'au désamarrage programmé fin novembre 2018. Avant sa désintégration dans l'atmosphère, le cargo libérera la petite capsule récupérable HSRC (HTV Small Re-entry Capsule). L'engin de 84 cm de diamètre pour 66 cm de haut testera de nouvelles technologies de récupération d'échantillons d'expériences provenant de l'ISS. A ce jour, seuls les Etats-Unis et la Russie sont en mesure de récupérer du matériel provenant du complexe orbital.
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