El I-16 fue introducido a mediados de la década de 1930 y formó la espina dorsal de la Fuerza Aérea Soviética al inicio de la Segunda Guerra Mundial. Tuvo una actuación destacada en la Segunda guerra sino-japonesa, en la Batalla de Jaljin Gol entre soviéticos y japoneses, y en la Guerra Civil Española, donde fue llamado Mosca por el bando republicano y Rata por el Franquista. El apodo que le dieron los finlandeses al I-16 fue Siipiorava («ardilla voladora»).