Боевой дебют Pz.IA состоялся в годы гражданской войны в Испании (1936-1939 гг.), когда Италия и Германия с первых дней мятежа стали оказывать военно-техническую помощь генералу Франко. Гитлер и немецкое военное руководство решили воспользоваться благоприятным моментом. С одной стороны — благородная помощь испанским националистам, борющимся против угрозы леворадикального и коммунистического режима, а с другой — прекрасная возможность испытать технику и отработать в настоящих боевых условиях тактику ведения современного боя. По прямому указанию фюрера был создан «добровольческий» легион «Kondor», в состав которого вошли немецкие военнослужащие и техника, действовавшие на стороне франкистов.
В октябре 1936 года легион получил первые девять танков Pz.IA, и уже к концу месяца около Толедо была сформирована механизированная группа «Drohne» под командованием майора Риттера фон Тома. В состав группы входили 88-й танковый батальон, состоявший из двух рот (по три взвода в каждой), и подразделения поддержки (отделение противотанковой артиллерии, огнеметное отделение, автотранспортная секция и ремонтная мастерская). Каждая танковая рота насчитывала 18 боевых машин. Боевую технику обслуживали 180 немецких солдат и офицеров (из 6-го танкового полка), прибывших в Испанию в качестве «туристов».
Первая встреча с советскими танками Т-26, состоявшими на вооружении республиканцев, наглядно продемонстрировала полное превосходство этих боевых машин. 28 октября 1936 года Pz.IA поддерживали атаку кавалерии националистов и были контратакованы республиканскими танками. Немецкие танки с их тонкой броней и слабым вооружением оказались легкой мишенью для 45-мм орудий, стоявших на Т-26. С началом поставок Советским Союзом республиканцам БТ-5 положение еще больше осложнилось.
Танки Pz.I не отличались надежностью. В марте 1938 года во время аншлюса Австрии Легкие немецкие танки не выдерживали длительных маршей и десятками выходили из строя. И это, учитывая качество австрийских дорог. 2-я танковая дивизия генерала Гудериана по пути в Вену (420 км) растеряла не менее трети своих машин (в основном Pz.I). Обочины шоссе были усеяны бронетехникой. Пришлось в срочном порядке улучшать систему работы эвакуационно-ремонтных служб, что было сделано незамедлительно. Результаты не заставили себя долго ждать.
1 сентября 1939 года немецкие войска пересекли границу Польши. В первых эшелонах наступающих сил находились мобильные соединения, в их составе действовало 1445 танков Pz.I, причем в каждой дивизии их количество было различным. Польская армия смогла выставить против захватчиков около 900 танков. Реально же из этого числа танками можно было назвать всего несколько сотен машин: 132 легких танка 7ТР, 102 FT-17 (машины времен первой мировой войны, некоторые из которых были модернизированы), примерно 50 R-35 и 3 Н-35, 38 6-тонных «Vickers». Остальная часть (574 машины) представляла собой танкетки (ТК и TKS).
Немецкие легкие танки несли большие потери в ходе боев с польскими войсками, несмотря на то, что те испытывали острую нехватку противотанковых средств. Так, 35-й танковый полк 4-й танковой дивизии при прорыве пограничных укреплений, которые обороняла Волынская кавалерийская бригада, потерял за несколько часов 11 Pz.I от огня 37-мм противотанковых орудий «Bofors». Если же Pz.I попадал под огонь 75-мм польской полевой пушки, стрелявшей прямой наводкой, шансов выйти «живым» практически не было. Целиться артиллеристам помогали яркие белые кресты и тактические номера, нанесенные на лобовую и бортовую броню немецких танков. Наибольшие потери Pz.I понесли во время осады Варшавы, когда 4-я танковая дивизия была втянута в ожесточенные уличные бои и за один день потеряла половину своих танков (60 из 126). В общей сложности за месяц боевых действий в Польше немцы потеряли более 300 танков Pz.I. По немецким данным, безвозвратные потери составили 89 машин.
22 июня 1941 года немцы бросили против Красной Армии 410 танков Pz.I. Правда, в частях первой линии действовало только немногим более 70 боевых машин. Еще 245 танков находились в ремонте или проходили переоборудование. Немецкие легкие танки могли вести бой на равных только с такими советскими машинами, как Т-37, Т-38 и Т-40. В остальных случаях могли выручить лишь скорость и мастерство экипажа.
К концу 1941 года практически все Pz.I, задействованные на Восточном фронте, были уничтожены. В 1942 году боевые потери среди Pz.I составили около сотни машин. Вскоре их сняли с вооружения и вывели из состава полевых частей.
Большую часть направили в Германию для подготовки танкистов, остальные переделали в машины снабжения и технической помощи. Некоторые продолжали службу в полицейских войсках, боровшихся с партизанами.
| Параметр | Значение |
| Боевая масса, т. | 5,4 |
| Экипаж, чел. | 2 |
| Длина, мм. | 4020 |
| Ширина, мм. | 2060 |
| Высота, мм. | 1720 |
| Броня (Борт корпуса), мм. | 13 |
| Броня (Лоб корпуса, башня), мм. | 13 |
| Броня (Корма), мм. | 13 |
| Броня (днище), мм. | 5 |
| Броня (Крыша), мм. | 8 |
| Вооружение | два 7,92-мм пулемета MG-34 |
| Боекомплект | 2100 патронов |
| Мощность двигателя, л.с. | 57 |
| Максимальная скорость по шоссе, км/ч. | 37 |
| Запас хода по шоссе, км. | 145 |
| Препятствия | Подъем — 30° Ширина рва — 1,4 м Глубина брода — 0.6 м Высота стенки — 0,37 м. |