16 февраля «моски» перехватили десятку Ju-52 из испанских подразделений 1G22 и 2G22, бомбардировщики сопровождали истребители Не-51 и прототип Bf.109. Мессершмитт пилотировал Ганс Траутлофт. В завязавшемся воздушном бою потерь не понесла ни одна из сторон. Вечером того же дня истребители И-16 внезапно атаковали группу Ju-52 из облаков, один Юнкере удалось сбить. Все четыре члена экипажа выпрыгнули с парашютами, однако согласно официальной легенде франкистов — их всех расстреляли из пулеметов летчики-республиканцы.

В ожесточенных воздушных боях 18 февраля было потеряно два И-16. Начало сражение под Гвадалахарой совпало с распутицей, приковавшей истребители И-16 к земле до 18 марта. С 18 марта «моски» приступили к сопровождению СБ и Р-5, наносивших удары по войскам Франко. Полеты на сопровождение ударных самолетов продолжились 19 и 20 марта. Истребители И-16 принимали минимальное участие в этих боевых вылетах, вся тяжесть боевой работы легла на летчиков И-15.

Осложнилось положение в провинции басков — 20 июля 1937 г., франкисты возобновили наступление на Сантандер. Для восстановления баланса сил в воздухе они перебросили сюда эскадрилью лучших истребителей. Советское командование пойти на аналогичные действия не могло. Связь с провинцией осуществлялась только морем, поэтому слишком велик оставался риск попадания в плен граждан Советского Союза.

К счастью, из СССР вернулась первая группа прошедших курс обучения испанских летчиков. К полетам на И-16 были подготовлены сержанты Жозе Алакорн Риос, Даниэль Ранц ди Артакоц, Жозе-Мария Браво Фернандес, Мануэль Фернандес Моралес, Эдуарде Фернандес Прада, Мигуэль Плаза Санчес, Нарцисо