И-16 но авиационной выставке в Милане	Один из первых И-16 в Испании

Тип 5 стал первым из модификаций «ишачков», побывавших за рубежом. Его звездный час пришёлся на 1936 г. — начальный этап гражданской войны в Испании, где моноплан Поликарпова (вместе с бипланом И-15) поставил на место господствовавшие до этого в воздухе немецкие истребители Хейнкель Не 51 из германского легиона «Кондор» и итальянские Фиаты C.R.32 из эскадрильи «Кукарача», а также положил конец дневным полетам вражеских бомбардировщиков.

Хорошие скоростные и маневренные качества И-16 позволяли ему не только летать быстрее всех прочих самолётов, применявшихся в Испании в начале войны, но и успешно вести маневренные воздушные бои с германскими и итальянскими истребителями-бипланами.

Надо сказать, что в Испанию отправлялись улучшенные самолёты, к которым во время сборки на заводе и последующей регулировки относились с повышенным вниманием. Да и моторы для них собирались в основном из американских деталей. Эти машины называли «И-16 тип 6».

За отличную маневренность испанцы дали этим самолетам прозвище «Моска» — мушка. Впрочем, появилось у И-16 во время боевых действий в Испании и еще одно прозвище — «Рата», что в переводе на русский язык означает «крыса», и которое до сих пор преобладает в зарубежной авиационной литературе.

На первый взгляд, прозвище «крыса» совершенно не подходило к этому коротконосому, ярко раскрашенному в цвета испанского флага истребителю. Уж во всяком случае, на крыс были больше похожи длинноносые «фиаты» и поджарые « мессершмитты», выкрашенные, к тому же, в серый мышиный цвет. Но для итальянских и немецких летчиков, воевавших на стороне мятежного генерала Франко, И-16 был вовсе не безобидной мушкой, а самой настоящей злобной тварью, наносящей неотвратимый удар. Вот эта-то ненависть и вызвала появление столь обидного прозвища. Впрочем, для боевого самолёта прозвище, данное врагом, чем хуже, тем почётнее.

И-16 тип 17, вооруженный двумя 20-мм пушками, стволы которых сильно выступают из передней кромки крыла

И-16 тип 24

Следующей массовой модификацией истребителя стал И-16 тип 10. Этот вариант самолета был значительно усовершенствован после того, как из Испании стали приходить сведения о реальном положении дел и о ходе воздушных боев. Малая прочность шасси и консолей крыла, недостаток мощности двигателя и слабость вооружения заставили разработчиков форсировать работу над новой моделью истребителя.

Главное, чем в положительную сторону отличался этот вариант, так это тем, что инженеры и конструкторы наконец-то «довели до ума» ненадежную кинематическую схему уборки шасси. Кроме того, на самолете поставили усиленное вооружение — добавили еще два дополнительных синхронных пулемета ШКАС над двигателем. Кроме того, на новой машине изменили козырек кабины, сделав ее открытой (что, хоть и было явным шагом назад с точки зрения аэродинамики, зато улучшило обзор и упростило лётчикам покидание подбитой машины с парашютом. Впоследствии подобным образом доработали и машины предыдущих серий). На самолете также установили посадочный щиток и уменьшили площадь элеронов, отказавшись от их «зависания». Посадочная скорость осталась прежней, зато надежность системы управления возросла. Внесли и другие изменения в конструкцию, что улучшило не только боевую, но и эксплуатационную живучесть истребителя. На самолет поставили двигатель М-25В увеличенной до 750 л.с. мощности. В таком виде версия И-16 тип 10 пошла в производство. Это была самая массовая модель истребителя. В Испании самолёт получил название «Супер Моска» или просто «Супер».