初只由苏联航空志愿队驾驶和发展了第一次改良型伊-152，直到二战之初的苏日在诺门罕战役中都有不差的战果。但当时飞行员还是以一战的经验作战术指导思想下，而且同期轴心国空军主力亦是双翼机，包括德国的Ar 68战斗机和义大利的CR.32战斗机还有日本的九五式战斗机，所以起初相当成功和使苏联开发了第二次改良型伊-153，但客观反刺激了轴心国研究适应新时代空战的战术和飞机。而且在大清洗时代使空军人员报喜不报忧的影响下，大大推迟了本机的停产和后继机的开发，使到后期型的本机和伊-16一直生产到二战开始时。到了