Самолёт, разработанный Н.Н. Поликарповым, 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.

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 и мотором воздушного охлаждения. Истребитель отличался необычайно малыми размерами, что обеспечивало минимальное аэродинамическое сопротивление.

Серийное производство И-16 началось в 1934 году. В процессе серийного выпуска И-16 постоянно улучшался, появлялись все новые его модификации, отличавшиеся более мощными и высотными моторами 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. Всего было выпущено 8194
экземпляров И-16 различных модификаций.

В составе ВВС Черноморского флота к началу войны имелось 148 истребителей И-16 различных модификаций. Эти истребители активно участвовали в боях на начальном этапе Великой Отечественной войны.