Свое боевое крещение Panzer I получил в Испании. Принятие Гитлером решения о помощи генералу Франко привело к созданию легиона «Кондор», в который входили части ВВС и сухопутных войск.
Первые девять Pz.I Ausf.A поступили в легион в октябре 1936 года, за ними последовали еще 32 боевых машины этой модификации. Часть легиона, вооруженная танками, получила название танковая группа «Дроне» (Panzergruppe Drohne). Ее командиром был назначен подполковник Вильгельм Риттер фон Тома. Поначалу группа имела следующую организацию: штаб и две танковые роты по три секции в каждой. В каждую секцию входили пять танков плюс одна командирская машина. Подразделения поддержки состояли из отделения транспорта, полевой ремонтной мастерской, противотанкового артиллерийского и огнеметного отделений. Личный состав состоял из 180 солдат и офицеров 6-го немецкого танкового полка, прибывших в Испанию под видом туристов.
Предполагалось, что группа «Дроне» будет, главным образом, заниматься обучением испанских танкистов, а не воевать. Впрочем, фон Тома сразу же убедился, что «испанцы быстро учатся, но так же быстро забывают то, что выучили», поэтому в смешанных германо-испанских экипажах наиболее ответственную часть работы выполняли немцы.
Первое столкновение с республиканскими Т-26 произошло 28 октября 1936 года. Pz.IA в этом бою поддерживали кавалерию франкистов и оказались совершенно бессильными перед пушечными танками республиканцев. Прибытие в декабре первой партии из 19 Pz.IB никак не улучшило ситуацию. Однако ничего другого у франкистов не было, и группу «Дроне» перебросили под Мадрид.
Чтобы хоть как-то повысить огневую мощь немецких танков, в немного увеличенной по высоте башне Pz.IA установили 20-мм пушку Breda mod.35. Сколько машин переделали таким образом сказать трудно. Обычно сообщается, что несколько. Однако, как в отечественной, так и в зарубежной литературе публикуется всего одна фотография тех лет с одним переделанным танком. Не встречаются эти машины и на более поздних снимках.
В марте 1937 года в состав группы «Дроне» включили танковую роту, укомплектованную трофейными советскими Т-26, а с августа началось переформирование группы в испанскую часть. Этот процесс завершился в марте 1938 года созданием Bandera de Carros de Combate de la Legion, организационно вошедшей в состав Испанского иностранного легиона. «Бандера» состояла из двух батальонов: один был вооружен немецкими танками Pz.I Ausf.A и Ausf.B, другой — советскими Т-26. Оба батальона (1. и 2. Agrupacione de Carros) участвовали в боях под Тэруэлем и Брунете, в Басконии, в битве над Эбро и в боях в Каталонии в 1939 году.
В ходе боевых действий потери среди немецких танкистов составили 7 человек. Их участие в гражданской войне в Испании завершилось парадом в Мадриде 19 мая 1939 года. После этого «туристы» вернулись в Германию. Немецкие же танки Pz.I эксплуатировались в испанской армии до конца 1940-х годов.
В марте 1938 года танки Pz.I приняли участие в аншлюсе Австрии. 2-я танковая дивизия генерала Гудериана за двое суток совершила 420-км марш-бросок. При этом до 38 % танков вышли из строя из-за недостаточной надежности и были оставлены на обочинах дорог. После этого «похода» Гудериан остро поставил вопрос об улучшении системы эвакуации и ремонта танков. При оккупации Судетской области Чехословакии в октябре 1938 года ситуация значительно улучшилась. К оперативным зонам танки Panzer I и Panzer II доставляли на грузовиках, чтобы хоть как-то сохранить мизерный ресурс гусениц.
К началу Второй мировой войны 1 сентября 1929 года в Вермахте насчитывалось 1445 танков Pz.I, что составляло 46,4 % всех боевых машин Панцерваффе. Количество же их в танковых дивизиях существенно различалось. Скажем, в наиболее оснащенной средними танками 1-й танковой дивизии было только 85 Pz.I всех модификаций, включая ко- мандирские; во 2-й и 3-й — заметно больше, по 153; в 5-й танковой — 150. В 10-й танковой дивизии и танковой группы «Кемпф», имевших однополковый состав, имелось 73 и 78 Pz.I соответственно. Меньше всего «единичек» насчитывалось в легких дивизиях: в 1-й — 54, 2-й — 47, 3-й — 47, 4-й — 41.