Эксплуатация истребителей И-16 в условиях фронта выявила множество других дефектов. Так, колеса основных шасси с пневматиками размерами 750x100 оказались слишком узкими для работы с испанских аэродромов, которые отличались каменистым грунтом. Отскакивающие от колес при взлете и посадки камни повреждали горизонтальное оперение. Дефект устранили путем установки пневматиков размерами 750x150 и дополнительной обшивкой нижних поверхностей стабилизатора и рулей высоты. Источником постоянных проблем стал фонарь кабины. Козырек забрызгивался маслом, поэтому для улучшения обзора летчики старались фиксировать фонарь в открытом положении, однако при маневрировании фонарь самопроизвольно закрывался. Неожиданным плюсом стала чрезмерная задняя центровка самолета. Случаев капотирования почти не отмечалось даже при грубых посадках на неподготовленные площадки.

Много внимания уделялось изучению живучести самолета в условиях реальных боевых действий. Воздушные бои над Валенсией в период с 9 марта по 8 апреля 1937 г. привлекли особое внимание этой проблеме. Выяснилось, что пули крупнокалиберных пулеметов истребителей CR-32 пробивают бронеспинку И-16, защита топливных баков советского истребителя также оставляет желать лучшего.

На рулежке истребителей по полевым испанским аэродромам двигатели М-25 засасывали пыль, из-за чего быстро выходили из строя. Все первые двигатели воздушного охлаждения не оснащались маслорадиаторами, однако опыт эксплуатации И-16 в Испании выявил настоятельную необходимость установки маслорадиаторов. Перегреву двигателей способствовал не только жаркий климат, но и далекое от бережливости отношение летчиков к своим самолетам. Практически весь полет двигатели работали на максимальных оборотах. Никто не предполагал в мирное время, что на самолетах станут пикировать с высоты 3–4 километров до самой земли, так же не предполагали и длительных бреющих полетов. Сорванные струей воздуха на протяжении нескольких километров полевые цветы стали обычным явлением.