Pierwsze maszyny trafiły na front w sierpniu 1942 roku, choć niektóre źródła podają, że dopiero w czasie bitwy pod Stalingradem w końcu 1942 roku. Pierwszą jednostką wyposażoną w nowe maszyny był 49. Myśliwski Pułk Lotniczy, który w pierwszych 16 misjach odnotował 17 zwycięstw powietrznych przy stracie dziesięciu maszyn własnych (inne źródła podają 16 strąconych w pierwszych 28. misjach). Z daleka nowy samolot przypominał wysłużony myśliwiec I-16, co początkowo prowadziło do wielu niebezpiecznych pomyłek; niemieccy piloci ochrzcili nawet nieznany sobie typ samolotu przezwiskiem „Neue Rata” – Nowy Rata, w odniesieniu do przydomku, jaki I-16 otrzymał podczas wojny domowej w Hiszpanii.