тяжелой промышленности С. Орджоникидзе издал приказ за номером 172 о премировании работников завода № 39, в котором говорилось:
С 26 марта по 25 апреля на самолете проводились эксплуатационные испытания в Крыму, в Каче. От КБ ими руководил В. К. Таиров.
За месяц летчики-испытатели выполнили на истребителе 2100 фигур высшего пилотажа, совершили 520 посадок.
Зафиксированы следующие летные характеристики самолета на лыжах: максимальная скорость у земли — 324 км/ч, на высоте 3000 м — 350 км/ч, а на высоте 5000 м — 325 км/ч, что в пересчете на колесное шасси дает, соответственно, 342, 368, 343 км/ч. Вес конструкции при этом составлял 942,14 кг, а взлетный вес — 1357,88 к г. Высоту 5000 м истребитель набирал за 6,2 мин. Время виража на высоте 1000 м было рекордно малым — 8 секунд. Самолет отличался хорошими штопорными свойствами: запаздывание на выходе не превышало двух витков. Нарекания вызывала лишь небольшая неустойчивость по рысканью на скоростях свыше 270 км/ч.
В выводах по результатам испытаний записано:
«
На основании результатов летных испытаний И-15 был рекомендован для серийного производства. Оно разворачивалось на заводах № 1 и № 39.
В апреле-мае ЦКБ-3 с мотором Райт «Циклон» F-3 (в нашей документации он часто сокращенно обозначался как Р.Ц. F-3 или Р.Ц. Ф-3) испытывался на колесном шасси. Результаты испытаний подтвердили их близость к расчетам и соответствие требованиям ВВС. По максимальной скорости 368 км/ч на высоте 3000 м и 350 км/ч на 5000 м истребитель-полутораплан И-15 ненамного уступал моноплану И-14 П. О. Сухого (383 км/ч на 5000 м).
В это же время проходил испытания И-15с мотором Райт «Циклон» F-2 (с меньшей высотностью). Самолет отличался от предыдущего кольцом Тауненда несколько измененной формы. Колеса на шасси были закрыты обтекателями. Испытания начались с хвостовым оперением, выполненным согласно проекту. Затем на самолет поставили киль, увеличенный по площади на 17 %, что улучшило путевую устойчивость. Было решено строить серийные самолеты именно с таким килем.
1 мая 1934 г. И-15 участвовал в традиционном воздушном параде.
28 августа 1934 г. на заводе № 39 был выпущен первый головной серийный истребитель И-15, а в ноябре завершилась постройка первого серийного самолета и на заводе № 1. Отсутствие единых отраслевых и государственных стандартов привело к разбросу характеристик серийных машин, выпускаемых разными заводами. Головной самолет завода № 1 весил на 20 кг больше аналогичного, построенного заводом № 39. Соответственно отличались и летные характеристики. Но время выполнения виража на высоте 1000 м по сравнению с опытным ЦКБ-3 осталось прежним — 8 секунд.
Конструкция И-15 была рациональной и своеобразной. Силовая ферма фюзеляжа и центроплана «чайка» сваривалась из труб марки ХМА. К ним на хомутиках крепился легкий каркас из дюралевых профилей, который до кабины обшивался листовым дюралем, а далее, до хвоста, полотном. Крылья деревянные, двухлонжеронные. Оперение из дюраля Д6. Крыло и оперение обшивались полотном. Элероны снабжались механизмом «зависания» элеронов, которые при посадке могли синхронно отклоняться вниз, играя роль закрылков. Свободнонесущая стойка шасси заключала в себе амортизационный цилиндр со штоком. Колеса дисковые, тормозные (700x100). I-образная стойка имела клепанную из дюраля конструкцию. Вооружение первоначально состояло из двух синхронных пулеметов ПВ-1, затем к ним добавили еще два. Допускалась подвеска 40 кг бомб. На И-15 устанавливался закупленный в США двигатель Райт «Циклон» SGR-1820 F-3 с номинальной мощностью у земли 630 л.с. и 715 л.с. на высоте 2130 м. На некоторых экземплярах устанавливался отечественный мотор М-25.

Центроплан «чайка» не только уменьшал сопротивление, но и сам создавал довольно значительную подъемную силу, сравнимую с весом самолета. Это позволяло совершать горизонтальный полет с креном