Серийный выпуск пулеметов ШКАС и истребителей И-16 начался одновременно, но «сырое» еще оружие не стали устанавливать на боевые самолеты. По сравнению с авиационным вариантом Максима, пулеметом ПВ-1, ШКАС стоил в пять раз дороже (5000 рублей за пулемет), но зато был вдвое легче и обладал удвоенной скорострельностью. Поначалу крыльевые ШКАСы постоянно заедали. Причем заедали так часто, что с первых серийных вооруженных ШКАСами истребителей в полках пулеметы просто демонтировали. Причина отказов оказалось в следующем: инженеры, отвечавшие за установку вооружения, неудачно расположили пулеметы в крыле. Со временем от дефекта установки вооружения удалось избавиться.

Изготовленные заводом № 39 в период с 28 августа по 3 ноября 1935 г. истребители поступили на вооружение 107-й эскадрильи брянской бригады. Одновременно с началом поступления в войска скоростных истребителей-монопланов, обладавших высокими для того времени посадочными скоростями, в стране развернулась программа по удлинению взлетно-посадочных полос аэродромов.

Летчик так описывал свои ощущения от полета на И-16: «Летать просто… Самолет чрезвычайно отзывчив на движение ручкой управления, что делает любую ошибку в пилотировании фатальной. Неловким движением ручки можно запросто положить самолет на спину даже на посадке». Чрезвычайная отзывчивость самолета на движения ручкой привела к необходимости замены установленной на ручке механической гашетки спуска пулеметов электроспуском, требующим меньших физических усилий при нажатии.

Строевые летчики, равно как и летчики-испытатели, выражали озабоченность обжатием обшивки верхней плоскости крыла в полете на больших скоростях. Пилоты рекомендовали увеличить количество нервюр в силовом наборе крыла, однако их пожелания учтены не были.

По-прежнему беспокойство вызывали штопорные характеристики. Заключение по штопорным характеристикам испытатели дали в целом благоприятное, однако даже в отчете после описания методики вывода из штопора пришлось отметить: «от летчика требуется высочайшее летное мастерство».