W Hiszpanii samoloty I-15 i I-16 nazywane były Chatos i MoscasPraca zbiorowa, Wojna narodowo rewolucyjna w Hiszpanii 1936-1939, s.156..
Myśliwce te służyły do roku 1942, ponosząc na początku wojny bardzo duże straty. Do strat tych przyczyniły się właściwości lotne samolotu i niedostateczne wyszkolenie młodych pilotów kierowanych na front. I-16 był produkowany w 10 podstawowych wersjach, począwszy od I-16 Tip 1, z silnikiem gwiazdowym M-22 o mocy 480 KM, do I-16 Tip 24, z jeszcze mocniejszym silnikiem oraz znacznie cięższym i bardziej zróżnicowanym uzbrojeniem.
Samolot, zwany przez radzieckich pilotów Iszaczok (osiołek), uchodził za trudny w pilotażu, przyczyniał się do tego m.in. krótki kadłub i wynikająca z tego mała stateczność podłużna. Duża średnica silnika gwiazdowego utrudniała widoczność podczas podchodzenia do lądowania, mała rozpiętość powodowała trudności pilotażowe przy małych prędkościach. Na konstrukcji I-16 widać wyraźnie wpływ koncepcji samolotu Gee Bee, znanego z licznych rekordów i katastrof.