Tras la Operación Barbarroja en junio de 1941, las graves perdidas en aeronaves de combate de primera línea en la Unión Soviética, , unida a la interrupción de las líneas de fabricación, hicieron que el "Polikarpov I-5" fuera retirado de su papel de entrenador, y volviera a primera línea como avión de ataque a tierra o bombardero nocturno, participando en la defensa de Moscú y en Ucrania y Crimea, permaneció en activo hasta comienzos de 1942