2004年1月、中国企業との合弁でセブン-イレブン北京有限会社を設立し、同年4月に北京市に第1号店を出店した[20]。

同年8月26日、セブン&アイ・ホールディングスの設立に先立ち上場を廃止。9月1日、イトーヨーカ堂、デニーズジャパンの3社で、株式移転により持株会社セブン&アイ・ホールディングスを設立する。同年11月、完全子会社のIYGホールディングスを通じて、セブン-イレブン・インクの公開買い付けを行い完全子会社化した。

2006年2月、株式取得によりセブンアンドワイ株式会社（現セブンネットショッピング）を子会社化。2007年4月、電子マネー「nanaco」を各店舗で導入。同年7月11日、世界の店舗数が同年3月の時点で32,208店となり、これまでチェーンストア最大手だったマクドナルドを抜き店舗数で世界一になったと発表した。

2007年10月、売れ残り品を値引きする「見切り販売」をFC加盟店に対し制限したことが、独占禁止法違反（優越的地位の乱用）の疑いがあるとして公正取引委員会の立ち入り検査を受けた。翌年6月、独占禁止法違反により、公正取引委員会から排除措置命令を受けた。

2009年9月30日、京浜急行電鉄と業務提携を行い、京急ステーションコマースが運営する駅売店をすべてセブン-イレブンに転換することを発表した[21]。

2010年6月、全店でクレジットカード（アイワイカード、JCB）を導入開始[22]。同年7月、全店でおサイフケータイクレジットiDの利用開始[23]、同年9月にはVISAカード、マスターカード、アメリカン・エキスプレスカード、ダイナースクラブカードの取り扱いを開始した[24][25]。同年12月、世界のセブン‐イレブン出店数が40,000店舗を突破、「セブン‐イレブン成都有限公司」設立[26]。

2011年3月、JR各社エリアおよび京浜急行電鉄沿線で交通系ICカードによる電子マネーサービスを導入した。

2010年11月1日 ‐ 北海道キヨスクと業務提携を行い、JR北海道管内の札幌圏の駅などで運営していたコンビニエンスストアを「セブン-イレブンSTATION by Kiosk」に転換した[27]。2013年10月、新京成電鉄と業務提携を行い、スタシオン・セルビスが運営する新京成線各駅の売店をセブン-イレブンに転換することを発表[28]。2014年3月、ジェイアール西日本デイリーサービスネット（JRDSN）とその親会社のJR西日本と業務提携を行い、JRDSNが運営するJR西日本管内の既存売店（キヨスクやハート・インおよびデイリーインなど約500店舗）を5年間で「セブン-イレブン Kiosk」「セブン-イレブン Heart・in」に転換予定と発表した[29]。2014年7月、JR四国と四国キヨスクと提携し、3年以内にJR四国管内の既存売店（キヨスクおよびビッグキヨスクの計36店舗）を「セブン-イレブン Kiosk」に転換予定と発表した[30]。2018年10月、 小田急電鉄と小田急商事と業務提携を行い、駅などで運営していたコンビニエンスストア「Odakyu OX MART」を「セブン-イレブン」に転換することを発表した[31]。

2021年4月、-京王ストアとの業務提携を行い、京王電鉄の駅構内にある売店・コンビニの「A LoT、K-SHOP」などをセブンイレブンに転換すると発表した[32]。

2016年4月、鈴木敏文会長兼最高経営責任者（CEO）が退任を公表[33]。名誉顧問に就任した。

2018年1月、日本国内出店数を日本の小売業で初めて20,000店舗超えを達成した[34][35][注 2]。2019年7月に沖縄県に初出店し、全47都道府県へ出店を達成した[36][37]。