Самолёт, разработанный Н.Н. Поликарповым как непосредственное развитие истребителя И-15. Самолёту вернули "чайку" крыла, несколько видоизменили капот двигателя, улучшив его аэродинамические качества, и установили достаточно оригинальное по схеме убираемое шасси. Наряду с новым двигателем самолет оснастили винтом изменяемого шага, что еще более улучшило летные данные.

Всего было произведено более 3400 самолетов данного типа.

В составе ВВС Черноморского флота И-153 находились c 1939 г. и к началу войны в трех истребительных полках (8-й, 9-й и 32-й ИАП) имелось 76 таких истребителей. К середине октября 1941 г. число флотских И-153 катастрофически сократилась - истребительная авиация флота несла потери в воздухе, по техническими причинами и из за зенитного огня противника.

Ноябрь 1941 г. стал последним месяцем, когда И-153 применялись в относительно больших количествах. Важнейшей задачей морской авиации стала оборона Севастополя. Для защиты города собрали все имеющиеся силы, в том числе 24 “чайки” из которых 19 находились в состоянии пригодном для полётов. Большая их часть находилась в составе 8-го и 32-го ИАП, но два истребителя числились в 11-м ШАП. Впрочем, все три авиаполка использовали И-153 преимущественно в роли штурмовиков.

4-я эскадрилья 8-го ИАП, базировавшийся на аэродроме Херсонесский маяк, была привлечена для обеспечения ПВО города. Несмотря на то, что эскадрилья имела на вооружении только И-153, советские лётчики провели с ноября 1941 по июнь 1942 г. 432 воздушных боя, сбив 13 бомбардировщиков и 5 истребителей противника. Собственные потери оказались совсем невысокими, что в немалой степени было заслугой как пилотов, так и технического персонала.

К 25 декабря 1941 г . эскадрильи, у которых на вооружении оставались И-153, потеряли десять самолётов. Уцелевшие истребители частично перегнали на Кавказ (туда перелетела основная часть 32-го ИАП) или отдали в распоряжение 8-го ИАП, где их насобиралось 15 штук. Во время второго штурма Севастополя основные потери в И-153 полк понёс от огня осадной артиллерии и бомбовых ударов. Общее количество И-153 сократилось до 10, хотя в ремонтных мастерских находилось не менее 5 самолётов.

Сведения о боевом применении И-153 в 1942 г. достаточно обрывочны и неполны. Известно, что в январе-марте на боевом дежурстве постоянно находилось 8-10 самолётов этого типа, задействованных в ПВО Севастополя. Последние бои были одиночные “чайки”, в компании с УТ-1б и У-2б, провели днем 27 июня и в ночь на 30 июня 1942 г. Их целью стали артиллерийские батареи противника, беспрерывно обстреливавшие взлетное поле, откуда в тыл вылетали транспортные ПС-84. Задачу удалось выполнить лишь частично, причем одновременно на собственном аэродроме был уничтожен один И-153. Перед рассветом два уцелевших самолёта вылетели в направлении Анапы, навсегда покидая осажденный Севастополь.