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L'I-16 era un aereo dal pilotaggio molto impegnativo. La sezione frontale della fusoliera, con il motore, era troppo vicina al centro di gravità, mentre l'abitacolo del pilota si trovava spostato troppo indietro. La stabilità longitudinale era scarsa ed era impossibile pilotarlo senza tenere le mani sempre sui comandi. Decollo ed atterraggio erano difficili anche a causa del carrello poco elastico che tendeva a far rimbalzare l'aereo su piste dal fondo irregolare. E il pilota doveva girare una manovella 44 volte prima che la retrazione del carrello fosse completa.<ref name="Jackson p. 147">{{Cita|Jackson 2003|p. 147|Jackson}}.</ref> Eppure, nelle mani di un pilota esperto, l'I-16 era un aereo molto manovrabile e un avversario da rispettare.<ref name="Jackson p. 149">{{Cita|Jackson 2003|p. 149|Jackson}}.</ref>
Nessuno, al di fuori dell'Unione Sovietica, era a conoscenza di questo caccia, quando 475 esemplari vennerofurono inviati, via mare, alle forze repubblicane, in Spagna. Qui, la sua affidabilità, la cadenza di tiro di 1 800 colpi al minuto e la sua grande maneggevolezza sorpresero i suoigli avversari.<ref name="Gunston p. 85">{{Cita|Gunston 1998|p. 85|Gunston}}.</ref>
[[File:Polikarpov I-16 WOW 2008.jpg|thumb|Polikarpov I-16 WOW 2008]]
L'introduzione in servizio dell'I-16 incontrò peraltro varie difficoltà, a causa delle alte velocità di decollo e di atterraggio del nuovo aereo, ed anchee di una stabilità decisamente scarsa, che era stata eccessivamente sacrificata ad un'elevata manovrabilità. In sostanza l'I-16, come primo esponente di una nuova formula di aereo da caccia, non poteva certamente essere perfetto, e le sue caratteristiche erano troppo diverse dai velivoli contemporanei, al punto che l'entusiasmo iniziale con cui i piloti russi avevano accolto in nuovo l'aereo si trasformò ben presto in una comprensibile diffidenza. Il comando dell'aviazione sovietica, organizzando una serie di dimostrazioni in volo ad opera di abilissimi piloti, facendo allungare le piste degli aeroporti, e dedicando una particolare cura alle scuole di pilotaggio, riuscì ad evitare che si diffondesse la psicosi dell'aereo "difficile" si diffondesse, anche se l'I-16 non fu mai un aereo "facile".<ref name="Fabbri p321-328" />
=== Una nuova versione ===
La nuova versione apparsa in seguito era la Type 10, migliorata con la presenza di una corazzatura di protezione del pilota, con uno spessore di circa 9 mm e capacità di resistere, stando alle testimonianze dei piloti, ai fucili di ordinanza anche a pochi metri. Anche se le pallottole non erano di tipo perforante, questo fattoQuesto aumentava molto la sicurezza del pilota a scapito di un modesto aumento di peso di circa 20 kg. Anche le mitragliatrici da 12, 7 mm erano, tranne che a breve distanza e con proiettili perforanti, abbastanza agevolmente neutralizzate. L'instabilità longitudinale del velivolo era però tale da ridurre l'efficacia di questo miglioramento e gli I-16 vennero abbattuti in molte occasioni, anche a causa di tattiche inadatte alle caratteristiche del velivolo. Le maggiori velocità e potenza di fuoco avrebbero potuto assicurare ai Polikarpov ununa netto margine dinetta superiorità nei confronti deisui [[Fiat C.R.32]], ma spesso i piloti spagnoli e anche russi, anziché attaccare usando al meglio le prestazioni dei velivoli, si impegnavano in combattimenti aerei manovrati, nei quali, il loro maggiore carico alare, 110 kg per m² anziché 80, a pieno carico, li rendevano vulnerabili.
=== Nella Guerra di Spagna ===
Nelle operazioni di Spagna, furono impiegati quasi 500 esemplari del caccia sovietico I-16, di cui oltre 40 furono abbattuti in combattimento o distrutti al suolo. Sarebbe errato ritenere ilIl piccolo monoplano russo NON era inferiore ai caccia che gli vennero oppostinemici. L'I-16, che venne anche costruito su licenza ad [[Alicante]], in una ventina di esemplari, surclassò anzi ampiamente il tedesco [[Heinkel He 51]], e dovette cedere nel confronto con l'italiano [[Fiat C.R.32]].<ref name="Fabbri p321-328" />
Contro i Bf 109 il problema era la minore velocità, non certo la minore manovrabilità, ma i tedeschi utilizzavano i loro caccia con attacchi in picchiata da quote superiori. I caccia sovietici si trovavano a controbattere manovrando stretti oppure addirittura salendo in verticale e sparando addosso ai caccia che scendevano picchiata con il loro volume di fuoco; in ogni caso però bisognava vedere per primi gli avversari.
I caccia Bf 109 forse abbatterono, pochi com'erano, forse abbatterono meno I-16 dei C.R.32, ma erano i più temuti e costituivano la migliore macchina dei nazionalisti. Per affrontarli, impedendo loro di attaccare da alte quote, vennerofurono comprati 24 motori americani con turbocompressore e montati su altrettanti I-16 che arrivarono a operare anche a 8 000 m. Essi erano conosciuti come Naz Fria, "naso freddo". Il normale nome era invece, Moscas o Rata ("topo", perché apparivano in cielo a branchi come i topi di fogna). Il secondo nome lofu attribuivanoattribuito idai nazionalisti. Ma leLe qualità dell'I-16 sono provate dal fatto che, al termine delle ostilità, i "RATA" superstiti furono presi in forza dall'aeronautica franchista, che li radiò solo nel 1952.
Il cacciaPolikarpov I-16 combatté fino alla fine della guerra, e molti esemplari superstiti ai 3 anni di guerra vennerofurono riutilizzati dall'aviazione franchista, operando assieme ai Bf 109 e C.R.32 ex rivali. In ogni caso, un osservatore attento avrebbe potuto agevolmente individuare nei duelli tra caccia monoplani ad alte prestazioni il futuro del combattimento aereo, cosa che sarebbe stata presto confermata.
=== In Cina e in Mongolia ===
Il monoposto sovietico vennefu fornito in circa 200 esemplari (compresi diversi biposto di addestramento) alla Cina nazionalista, che lo impiegò contro i nipponici.<ref name="Fabbri p321-328" />
Nel periodo 1938-39, l'I-16 combatté contro i giapponesi in Mongolia, sperimentando nell'agosto 1939 il rivoluzionario armamento composto da 8 razzi RS 82 da 82 millimetri, e dimostrandosi all'altezza della caccia imperiale.<ref name="Fabbri p321-328" />
[[File:Polikarpov I-16 (China Aviation Museum).jpg|thumb|Polikarpov I-16 (China Aviation Museum)]]
Anche in questo caso i caccia sovietici vennerofurono sconfitti, ma non mancarono disi battersibatterono con grande valore contro i [[Nakajima Ki-27]] e [[Mitsubishi A5M]] giapponesi, dotati di altrettantapari velocità ma più manovrieri; nei fatti all'epoca si trattava dei migliori caccia del mondo all'epoca, anche se il fatto era largamente ignorato nel mondo. Alla fine ilIl colpo di grazia vennefu dato dagli [[Mitsubishi A6M|A6M Zero]], nettamente superiori. Eppure i caccia I-16 erano stati, in Spagna, capaci di abbattere anche i Bf 109E "Emil" con motore e armi potenziate.
=== In Finlandia nella Guerra d'Inverno ===
Tra il 1939 e il 1940, durante la [[Guerra d'inverno]] in cui si fronteggiarono [[Finlandia]] ed Unione Sovietica, l'I-16 (soprannominato "Isak", asinello, dai piloti sovietici) si dimostrò un rivale pericoloso, anche per gli abilissimi piloti finlandesi con i loro caccia [[Fokker D.XXI]], [[Morane-Saulnier MS.406]] e [[Gloster Gladiator]], conseguendo alcuni successi ma non ottenendo mai un dominio completo, nonostante la superiorità aerea.<ref name="Fabbri p321-328" />
Gli I-16 vennerofurono spesso sconfitti dai caccia coevi che gli vennero opposti, anche non necessariamente più moderni, ma alla fine furono gli Zero e i Bf 109F ad annientarli. Ancora nel 1941 gli I-16 erano estremamente numerosi in servizio, ma i loro reparti vennerofurono devastati a terra e poi in aria, iniziando dal tremendo attacco del 22 giugno 1941 dell'[[Operazione Barbarossa]] . Nonostante la loro maneggevolezza e molte doti positive, per quel tempo gli I-16 erano definitivamente superati, ma nondimeno il loro concetto, esteso ad un motore più potente e con abitacolo chiuso, vennefu ripreso da un altro ottimo apparecchio, il [[Lavochkin La-5|La-5FN/La-7]].
=== Operazione Barbarossa ===
Quando la Germania attaccò l'Unione Sovietica nell'estate del 1941 aprendo il [[Fronte orientale (1941-1945)|fronte orientale]], l'I-16 risultava ormai superato e, pur essendo ancora in linea in un gran numero di esemplari, era sottopotenziato e lento nei confronti dei Bf 109E ed F avversari. Sfruttando però la sua grande robustezza e rusticità, nonché le tecniche d'attacco quasi suicide (la collisione in volo ed i tentativi di segarne le ali e gli impennaggi con le eliche blindate in acciaio), il caccia sovietico continuò ad opporsi tenacemente alla Lutwaffe, mentre l'industria sovietica iniziava la produzione in grande serie di caccia decisamente più moderni, contribuendo ad iniziare laalla controffensiva dell'Armata Rossa.<ref name="Fabbri p321-328" />
L'I-16 vennefu infatti ritirato dei reparti di prima linea solo nell'estate del 1943, dopo che la battaglia di Stalingrado, aveva capovolto le sorti del conflitto sul fronte orientale, continuando a trovare largo impiego nelle scuole di volo, dove le sue caratteristiche "difficili" si rivelarono perfettamente adatte a preparare i piloti destinati ai MiG, ai [[Lavochkin Gorbunov Gudkov LaGG-1]], agli LA e agli [[Yakovlev Yak-1]], nessuno dei quali fu un aereo "facile".<ref name="Fabbri p321-328" />
=== Come bombardiere a tuffo ===
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