Fem av de sju ingår i den grupp som var anställda hos oljebolaget Citgo och som greps medan de 2017 var på en affärsresa i Venezuela.
De andra två greps var för sig.
USA har i sin tur frisläppt två syskonbarn till den venezuelanska presidenten Nicolás Maduros hustru. De båda, två män som är kusiner, har hållits fängslade i USA sedan 2015. 2017 dömdes de av en amerikansk domstol till 18 års fängelse för narkotikasmuggling.
Enligt en högt uppsatt USA-källa var det ett "plågsamt beslut" för Joe Biden att frige de båda. Men enligt samma källa var frisläppandet av presidentfruns syskonbarn "nödvändigt" för att kunna säkra frigivandet av de sju amerikanerna.
Fångväxlingen är ovanlig och signalerar en viss uppmjukning i relationerna mellan USA och Venezuela.
Regimen i Venezuela lät i ett uttalande meddela att man släppt amerikanerna "som en humanitär gest".