І-15 став подальшим розвитком конструкцій винищувача-біплана Н. Н. Полікарпова. Перший дослідний зразок І-15 (ЦКБ-3) з двигуном Райта «Циклон» здійснив свій перший політ у жовтні 1934 року. Цей літак мав видатну маневреність, особливо в горизонтальній площині.
Всього за 1934-1935 рр. 384 I – Було побудовано 15 винищувачів. Більше 200 І-15 було поставлено на експорт (до Іспанії та Китаю), а решта служили в ВПС Червоної Армії до кінця 30-х років.