1937年8月21日，中國(guó)和蘇聯(lián)在南京簽訂了《中蘇互不侵犯條約》，蘇聯(lián)正式向中國(guó)提供軍事援助。從1937年10月到1939年9月，蘇聯(lián)向中國(guó)空軍援助了985架飛機(jī)，其中I-15（主要是I-152）347架，援華的蘇聯(lián)空軍志愿隊(duì)的編成中也有部分I-152或-153。

在抗日戰(zhàn)爭(zhēng)初期的空戰(zhàn)中，I-15系列戰(zhàn)機(jī)和日軍的早期戰(zhàn)斗機(jī)性能不相上下，在抗擊日軍轟炸方面還卓有成效，為中國(guó)空軍掌握1937-1940年間的戰(zhàn)場(chǎng)制空權(quán)做出了不小的貢獻(xiàn)。

在日軍1940年投入新型“零”式型戰(zhàn)斗機(jī)后，中國(guó)空軍裝備的I-15系列戰(zhàn)斗機(jī)在性能和機(jī)動(dòng)性上都明顯落后，完全不是零式戰(zhàn)斗機(jī)的對(duì)手。在空戰(zhàn)和事故中，這些早期型號(hào)逐漸消耗殆盡。