Спроектированный почти в то же время, что и самолет И-15, истребитель И-16 по своей базовой концепции уже являлся гораздо более современной машиной. Это был первый советский истребитель-моноплан с низкорасположенным крылом и убирающимся шасси (правда, при этом оно убиралось вручную и для полного втягивания стоек необходимо было прокрутить ручку не менее ста раз). И-16 впервые поднялся в воздух в декабре 1933 года, при этом сразу же выяснилось, что из-за своего короткого фюзеляжа самолет очень неустойчив и сложен в управлении. Но даже в таком виде самолет был направлен в широкомасштабное производство. Всего было выпущено 7005 этих машин (не считая около 1640 двухместных учебных), они состояли на вооружении до 1942 года, хотя в последний период своей службы несли весьма значительные потери. И-16 производился в 10 основных вариантах, самым последним был И-16 тип 24, имевший более сильный двигатель, а также значительно более мощное и разнообразное вооружение.