И-16, сконструированный под руководством и по инициативе Поликарпова стал родоначальником нового вида боевых самолетов - скоростных истребителей. Его появление привело к пересмотру основных представлений о характере действий истребителя, тактике их применения и главных технических требованиях к самолетам этого класса. Словом, И-16 открыл новый этап развития истребительной авиации. Правда, все достоинства истребительной авиации стали очевидны не сразу, поскольку для их эффективного применения требовались существенные изменения в тактике, организации воздушного боя, да и в психологии летчика. Поэтому некоторое время скоростные истребители монопланы и маневренные бипланы развивались параллельно, но уже к концу 30-х годов монопланы заняли господствующее положение в авиации.
    Создание скоростных машин, как особого в то время класса боевых самолетов, было связано с применением монопланной схемы, которая собственно, только и могла обеспечить существенное продвижение по скорости. Переход к схеме скоростного моноплана потребовал решения целого комплекса научно - технических проблем. За 1933-1934 годы было создано три типа скоростных истребителей, разработанных под руководством Туполева (И-14), Поликарпова (И-16) и Григоровича (ИП-1). Наиболее удачным среди них оказался И-16. В этом самолете нашли воплощение лучшие качества скоростного боевого самолета: высокие летные характеристики и, в первую очередь, скорость, сравнительно хорошая для такого самолета маневренность, неприхотливость в наземной эксплуатации, живучесть в бою. И-16 представлял собой свободно несущий моноплан с убирающимися шасси. Мотор воздушного охлаждения М-25. Истребитель отличался необычайно малыми размерами, что обеспечивало минимальное аэродинамическое сопротивление. Одной из особенностью И-16 была очень задняя центровка. В соответствии с представлениями тех лет это сделали с целью улучшения маневренности. Считалось (почему-то), что чем менее устойчив самолет, тем он легче и лучше управляем. Из-за этого И-16 оказался очень строгим в пилотировании и не прощал ошибок.
   Серийное производство И-16 началось в 1934 году, и до 1937 года СССР оставался единственной страной, имевшей на вооружении скоростные истребители.
   С 1936 года И-16 стали выпускать с более мощным мотором М-25А. Примерно с этого времени различные модификации И-16 стали обозначать, как тип самолета. Так вариант И-16 с мотором М-25А назывался И-16 тип5. Это была одна из самых массовых модификаций.
   Боевое крещение И-16 получил в Испании, где на нем сражались советские летчики-добровольцы, а также испанские летчики, прошедшие обучение. Затем воздушная война в Китае и Монголии. И везде скоростной И-16 имел превосходство над самолетами противника. Только к концу 30-х годов появились более современные скоростные самолеты, такие, как Мессершмитт Bf-109E.
   В процессе серийного выпуска И-16 постоянно улучшался. Появлялись все новые его модификации, отличавшиеся более мощными и высотными моторами (М-25В, М-62, М-63) и усиленным вооружением (в том числе скорострельными авиационными пушками и реактивными снарядами, что было впервые на истребителях). Выпускались и двухместные учебно-тренировочные варианты этого самолета.