Полет на И-16 с мотором М-22 оказался более комфортным, чем на прототипе с Райт «Циклоном»; на последнем отмечались сильные вибрации. Возможно, что именно по причине вибрации второго прототипа для облета другими летчиками-испытателями (Юмашев и Чернавский) был выделен И-16 с М-22, первый прототип. У летчиков облета сложилось смешанное впечатление от самолета: самолеты более чем опасные, выполнять на нем фигуры высшего пилотажа не допустимо. Тем не менее, решение о запуске И-16 в серию осталось в силе, но Алкснис, ознакомившись с мнением Юмашева и Чернавского, специальным приказом разрешил пилотировать И-16 только самым опытным летчикам.

Среди второстепенных недостатков, отмеченных в ходе летных испытаний фигурировали: проблемы с подачей топлива к двигателю, неудовлетворительное качество фонаря кабины, неудобная привязная система кресла пилота. Летчики также отмечали неудобный доступ в кабину самолета, требуя от конструкторов снабдить истребитель хотя бы ременной петлей для опорной ноги. Данный дефект отмечали абсолютно все летчики, пилотировавшие И-16. Его так и не устранили, так как все усилия были направлены на «вылизывание» аэродинамики истребителя. Через несколько лет советские авиаконструкторы, осматривая трофейный японский истребитель Ki-97, нашли решение проблемы. В кабине японского самолета одним концом закреплялся ремень. Летчик забирался в кабину, держась на ремень, примерно так же, как всадник на коня. Удивительно, но появилась рекомендация оборудовать советские истребители подобными, с позволения сказать, «устройствами».

После устранения многочисленных дефектов пару опытных И-16 отправили далеко от заснеженной взлетно-посадочной полосы Центрального аэродрома на Ходынке. Самолеты направили в теплый Крым, на аэродром Качинского авиационного училища летчиков. Но раньше, чем истребители погрузили на железнодорожные платформы над их дальнейшей судьбой сгустились тучи.