1964. július 28-án a NASA útnak indította a Ranger–7 holdszondát egy Atlas LV-3 Agena-B hordozórakétával a Cape Kennedy (ma Cape Canaveral) 12-es indítóállásáról. A küldetés feladata az volt, hogy a becsapódás előtti utolsó percekben minden korábbinál részletesebb felvételeket készítsen a Hold felszínéről.
A cél eléréséhez hosszú út vezetett. A Ranger-program első hat küldetése különböző műszaki problémák miatt nem teljesítette feladatát. Előfordult rakétahiba, meghibásodott fedélzeti rendszer és kommunikációs probléma is, így a Ranger–7 indulását különösen nagy figyelem kísérte.
A mindössze 366 kilogrammos szondára hat televíziós vidikonkamerát szereltek. Ahogy egyre közelebb került a Holdhoz, a kamerák egyre gyorsabban készítették a felvételeket, amelyeket azonnal továbbítottak a Földre. Mivel a küldetés végén a szonda szándékosan a Holdba csapódott, minden értékes adatot még az ütközés előtt kellett elküldenie.
A Ranger–7 1964. július 31-én érte el célját, és a Mare Nubium területén csapódott a felszínbe. Az utolsó 17 percben több mint 4300 fényképet küldött vissza, köztük olyanokat is, amelyek mindössze 488 méteres magasságból készültek. Addig egyetlen amerikai űreszköz sem jutott ilyen közel a Holdhoz működő kamerákkal.
A képek sokkal részletesebben mutatták meg a krátereket, a kőzeteket és a holdi felszín szerkezetét, mint bármely korábbi felvétel. A kutatók ezek alapján pontosabban tudták felmérni, milyen terep várhat a későbbi leszállóegységekre. Az így megszerzett ismereteket később a Surveyor és Lunar Orbiter programok, majd az Apollo-küldetések előkészítésénél is felhasználták.
