Авион је имао велики успех у зимском рату 1939—1940, када су Финци користили конфисковане авионе против његових ранијих власника. Ови авиони које су Немци заробили и продали Финцима су успешно пркосили совјетској супериорности у ваздуху. Авиони су на страни совјета раније учествовали у борбама против Јапана у Кини, где су се исто показали као успешни. Варијанта са звездастим радијалним клипним мотором М-63Р, који је развијао 1100 коњских снага и постизала максималну брзину од 430 -{km/h}- је прилично изнанадила Јапанце приликом окршаја на граници Монголије, у лето 1939. године. Јапански једнокрилни авиони су били у фази изградње, те је маневарска способност И-153 била далеко испред њих. Пред крај оперативне употребе, 1944. године, ове авионе су совјети користили само за директну подршку артиљерије и пешадије, а неке преостале примерке су користили као школске авионе за обуку пилота.