И-153, получивший имя «Чайка» за классический изгиб верхнего крыла, стал апофеозом становления истребителей-бипланов в СССР. Учтя все жалобы летного и технического состава к истребителю И-15бис, тот, что показывал неудовлетворительные итоги в сражениях вопреки истребителей-монопланов в небе Испании, Н.Н. Поликарпов приступил к оптимизации снисканного ветерана. Сам индекс истребителя - И-153 - подразумевает под собой третью модификацию биплана И-15.
Основным нововведением стало убирающееся шасси, утяжеляющее конструкцию, но при применении больше сильного мотора дающее существенный приход скорости. Помимо этого, Поликарпов тяготился облегчить конструкцию, сделать ее соответствующей массе И-15. Выводом работы стало то, что взлетный вес И-153 1939 года отличался от взлетного веса И-15 каждого лишь на 65 кг и составлял 1765 кг. Впрочем в ходе испытаний оказалось, что конструкция является неудовлетворительно крепкой, и из-за её уничтожения случился ряд аварий. Скажем, 11 апреля 1939 г. И-153 с мотором М-62, входящий в число самолетов войсковой серии, разрушился в воздухе, достигнув скорости 500 км/ч в пикировании.
В совокупности, самолет создавался трудно. Нормальные для авиаконструкторов загвоздки с двигательной установкой откладывали принятие истребителя в серию. Изначально, с мотором М-25В, бывалый И-153 1938 года, от которого не ожидали сюрпризов и загвоздок, не сумел пройти даже заводские испытания из-за большого числа недостатков: неудовлетворительной жесткости крыльев, вибрации элеронов, тряски хвостового оперения. 2-й бывалый экземпляр с мотором М-25В, где были устранены эти недочеты и введены элементы из новых материалов, смог достичь скорости 424 км/ч под управлением авиатора-испытателя П. Федрови. Военных данные показатели не устраивали. Большего хотели добиться путем установки мотора М-62 мощностью 1000 л.с.
Тем не менее, новая модификация И-153 с новым мотором, испытанная за два месяца летом 1939 года, развила скорость 443 км/ч, что было примерно на 20 км/ч ниже ожидаемой военными. Конструкция по-бывшему требовала доработки, и государственные испытания новая машина не прошла. Дальнейшим шагом для возрастания летно-технических колляций И-153 стало применение больше результативных воздушных винтов изменяемого шага, установка больше сильного мотора М-63 с максимальной мощностью 1100 л.с. Впрочем проведенные испытания дали неутешительные итоги: максимальная скорость составила каждого 431 км/ч с установленными убираемыми лыжами, от того что испытания начались в конце января 1940 года. Было внятно, что из данной конструкции большего выжать не удастся.
Неприятным сюрпризом стало то, что И-153 нехорошо выходил из штопора. Авиаторы НИИ ВВС сумели разработать инструкцию, применяя которую истребитель выходил из штопора с запаздыванием в один либо 1,75 витка после всякого числа исполненных до этого витков. Инструкция предписывала следующее: «Итог из штопора производится активной дачей руля в дальнейшей последовательности: вначале дается нога до отказа супротив штопора и, через полвитка - виток (по времени 1-2 секунды), ручка от себя за нейтральное расположение. Элероны нейтральны. Малейшее отклонение от этого правила влечет к огромным запаздываниям на выходе». И-153 1940 года «потяжелел» - его взлетный вес составил уже 1853 кг.
Тем не менее, самолет попал в серийное производство и показал удовлетворительные итоги в боях на Халхин-Голе. Показательным вышел 1-й бой 25 июля 1939 года девяти «Чаек» вопреки 18 японских истребителей «Nakajima» Ki-27. Подойдя к месту боя с выпущенными шасси, И-153 сделали вид, что обратились в «бегство», принудив японских пилотов поломать строй. Неожиданным разворотом с убранными шасси советские бипланы, вооруженные 4 пулеметами «ультра»-ШКАС, в лобовой атаке сбили 4 самолета противника, не утратив ни одного своего. Уже менее впечатляющим было участие И-153 в советско-финской войне 1939-40 гг. Тут истребители-монопланы навязывали свой жанр боя отечественным бипланам.
К началу Великой Отечественной войны И-153 окончательно устарел, но ему довелось сыграть существенную роль в первоначальный период боевых действий супротив фашистской Германии. На 22 июня 1941 г. в западных округах было помещено 1300 истребителей И-153. Показательны итоги первых дней боев авиаторов 11-й смешанной авиадивизии, включавшей 122 ИАП с 75 И-16 и И-153 на аэродроме Скидель и 127 ИАП, имевший 72 И-153, тот, что основывался в Августове (юго-восточнее Гродно).
В ходе первого налета немецких бомбардировщиков на аэродроме оставались только неисправные машины - все остальные были подняты по тревоге. В своем первом бою истребители дивизии сбили 4 вражеских машины. Первая встреча И-153 с немецкими ударными группами случилась в районе Черлена - Мосты - Гродно и стоила немецким пилотам семи машин, советские лётчики утратили каждого четыре.
Каждого за день 22 июня 1941 авиаторами 122 и 127 истребительных авиаполков сбили 35 вражеских самолетов. В ходе девяти боевых вылетов первого дня войны начальник эскадрилии 127 ИАП лейтенант С.Я. Жуковский смог сбить четыре немецких самолета. Замкомэска А.А. Артемов, участвовавший также в девяти боевых вылетах, сбил в данный день три вражеских машины, а замкомэска А.С. Данилов в бою вопреки девятки Bf.110 сбил 2-х и протаранил третьего «немца». В дальнейшие годы войны И-153 применялся в качестве штурмовика. Некоторые полки, воевавшие на этих машинах, получили звание гвардейских.
