Самолеты последних серий производства 1939 года, с двигателем М-62, летали уже со скоростью 460-490 км/час.

Вооружение И-16 выпуска 1939 года состояло из двух пушек и двух пулеметов. Известны следующие модификации И-16: И-16 — М-22 (ЦКБ-12), И-16 дублер (ЦКБ-12 бис), И-16 тип 4 (ЦКБ-12 бис ) с двигателем М-25, И-16 тип 5 с двигателем М-25. С истребителем И-16 связаны многие славные страницы истории советской авиации. Самолеты первых серий получили боевое крещение в схватках с фашистами в небе Испании. На машинах последующих выпусков с установками для реактивных снарядов наши летчики громили японских милитаристов на Халхин-Голе. И-16 принимали участие в боях с немецко-фашистской авиацией в первый период Великой Отечественной войны. На этих истребителях сражались и одержали немало побед дважды Герои Советского Союза Г. П. Кравченко, С. И. Грицевец, А. В. Ворожейкин, В. Ф. Сафонов и другие летчики.

И-16 типов 5 и 10 в больших количествах применялся республиканской авиацией Испании. Был пушечный вариант самолета, И-16П (2 пушки ШВАК), И-16 типа 17 предназначался для штурмовки. Вооружение — 2 пушки ШВАК, 2 пулемета ШКАС, 200 кг бомб на внешней подвеске. И-16 типа 24 (1939) оснащен двумя пушками ШВАК, двумя пулеметами ШКАС. Иногда ставили четыре ШКАСа и один синхронный крупнокалиберный пулемет БС. Самолет вооружали также шестью реактивными снарядами РС-82. Бомбовая нагрузка — до 200 кг. В ходе развития полетный вес И-16 вырос более чем в полтора раза. И-16 типа 24 принял участие в начальном периоде Великой Отечественной войны. И-16, приспособленные для пикирующего бомбового удара, стали частью "звена" — СПБ ("составного пикирующего бомбардировщика" — самолета-носителя ТБ-3 и двух И-16 , которые подвешивались у него под крылом), уничтожившего в 1941 году Черноводский мост (Румыния) через Дунай.

Лётно-технические характеристики
И-16
Экипаж, чел
1
Размах крыла, м
9
Длина, м
6.13
Высота, м
2.25
Площадь крыла, м2
14.54
Масса пустого самолёта, кг
1500
Масса нормальная взлётная, кг
1941
Максимальная скорость у земли, км/ч
400
Максимальная скорость на высоте, км/ч
463
Практическая дальность, км
700
Практический потолок, м
9700

Двигатели
Вариант
Тип
Модель
Кол-во
Мощность, л.с.