Первый И-15 (СА-001) испанской постройки покинул заводской цех 21 июля 1937 года. Тогда как все поставляемые из Советского Союза истребители И-15 получали на фюзеляже буквенное обозначение «СС» (Caza Chato – истребитель «Чато»), все машины построенные в Испании несли обозначение «СА» (Contruccione Aeronautica – авиационная промышленность. Первая серия из семидесяти пяти И-15, изготовленных в Реус, Сабаделл, Молин и Вилафранка (Reus, Sabadell, Molin и Villafranca) была поставлена в мае 1938 года. За ней последовала вторая серия из пятидесяти «Чато». Третья серия включала двадцать пять самолетов, но в перегоночном полете, истребитель СА-145 был поврежден и впоследствии захвачен франкистами. Пять самолетов из четвертой серии также получили повреждения еще до того, как они достигли боевых частей, тогда как все двадцать пять «Чато» пятой серии были собраны и поставлены без приключений.

Истребитель Поликарпов И-15, номер «8-164», Ejercito del Aire (Испанские военно-воздушные силы) на аэродроме в Барана (Baraja), под Мадридом, 1941год. Этот «Чато» «модернизирован» путем установки втулки винта как ни И- 16, и небольших триммеров на элеронах верхнего крыла.

И-15 (черный номер «32-2») несет послевоенные обозначения Ejercito del Aire (Испанские военно-воздушные силы). Самолет принадлежит к Regimiento de Caza 32 (32-й истребительный полк), дислоцировавшемуся в Сан Жавер (San Javier). Машина имеет полный набор изменений, введенных на «Чато» в завершающий период гражданской войны в Испании – триммер на руле направления, гнутая сплошная дверца кокпита и втулка винта как на И-16.

Предсерийпый И-15, оборудованный для экспериментальных целей капотом двигателя типа NACA. Два обтекателя на законцовке правой консоли крыла имелись только на предсерийных И-15.

И-15, модифицированный в марте 1935 годи на авиационном заводе №39, путем замены центральной части верхнего крыла типа «чайка», обычной прямой секцией. Такое крыло стало стандартным на истребителе И-152.

Вследствие того, что войска националистов, захватили завод в Сабаделл (Sabadell), из шестой производственной серии в войска было поставлено только шестнадцать истребителей И-15, а остальные девять незавершенных планеров достались врагу. В рамках седьмой и последней производственной серии, одиннадцать И-15 были изготовлены в Молин (Molins) и еще только десять «Чато» успели построить прежде, чем националистические силы заняли эти два завода.

Ни один из истребителей восьмой и девятой серий фактически не был собран, но ряд планеров в различной степени готовности были захвачены войсками Франко. Всего из трехсот намеченных к постройке в Испании И-15 было окончено только 231 штука, на следующих заводах: Reu (60), Sabadell (83). Molins (67) и (21) Villafranca.

Цель достигнуть уровня производства, по крайней мере, два истребителя И-15 в день так никогда и не была достигнута, к тому же интенсивность работы испанских сборочных линий в течение гражданской войны колебалась в значительных пределах. В январе 1938 года, был, достигнут уровень производства – четырнадцать И- 15 в месяц. В феврале, было построено только четыре, но в марте заводские цеха покинуло двенадцать И-15. Трудности, связанные с поставками двигателей М-25, возникшие в течение 1938 года, дополнялись нехваткой воздушных винтов, пулеметов и других материалов. В январе 1939 года, в связи с продвижением войск националистов, производство И-15 вообще было остановлено.

Имелись некоторые различия между И- 15 построенными в Испании и Советском Союзе. Однако при капитальных ремонтах самолетов советского производства на них устанавливались, некоторые узлы, типичные для испанских И-15. На основании боевого опыта на самолетах испанской постройки были введены броневая защита места пилота, защищавшая его от 12,7 мм пуль пулеметов Breda-Sarfat, которые стояли на итальянских истребителях CR-32.

На этих И-15 для экономии веса демонтировался электростартер, и двигатель запускался при помощи автомобильного аэродромного стартера. Это занимало существенно больше времени, чем самозапуск, и целый ряд И- 15 был потерян на земле, в результате внезапных воздушных атак, прежде чем они успевали подняться воздух и оказать сопротивление.

Некоторые И-15 также перевооружались более современными пулеметами LLIKAC, калибра 7,62 мм, поступающими из Советского Союза, ими заменяли «старичка» – пулемет ИВ-1. ШКАС имел тот же самый калибр, что и ИВ-1, но обладал более высоким темпом стрельбы – 1800 выстр./мин (против 780 выстр./мин у ИВ-1). Кроме того преимущества, что ШКАСы имел более высокую огневую мощь, из них можно было стрелять выборочно, то есть пилот мог выбирать режим стрельбы из одного, двух, трех или всех четырех пулеметов.

Некоторые И-15, которые первоначально имели двигатель М-22, оборудовались двигателями М-25 снятыми с поврежденных И-16. Такие самолеты передавались командирам эскадрилий или очень опытным пилотам, которые могли реализовать более высокие возможности улучшенного «Чато».

В ходе гражданской войны некоторые «Чато» использовались в качестве ночного истребителя. На них устанавливался кольцевой коллектор, в который отводились все выхлопные патрубки, отводивший пламя выхлопа под фюзеляж самолета. Благодаря такому отводу выхлопов, сохранялось ночное зрение пилота. Ряд модифицированных таким образом машин был собран в Ecuadrilla Caza Nocturna (эскадрилья ночных истребителей).

Обычно когда националистам удавалось захватить истребитель И-15 в летном состоянии. они продолжали его эксплуатацию в роли тренажера, вводя в его конструкцию некоторые изменения. На руле направления устанавливался триммер увеличенного размера, а также устанавливались небольшие триммеры на элероны верхнего крыла. С этих самолетов снималось их вооружение, и устанавливался измененный козырек кабины.

Двухсекционная дверца кокпита на левом борту фюзеляжа и сплошная дверца кокпита на правом борту заменялись сплошной кожаной шторкой, что повышало комфорт размещения пилота. Такая модификация была проведена после жалоб пилотов на то, что боковые двери, разработанные для холодного климата, сжимали пилота, давя на него в полете и затрудняли ему покидание самолета.

Большинство послевоенных И-15 модифицировались путем установки воздушного винта с И-16. Этот воздушный винт легко отличить по удлиненной втулке. Двигатель М-22, устанавливаемый на ранних «Чато», заменялся двигателем М-25. В Испании имелся большой запас этих двигателей, который еще увеличился, после того как Французское правительство после конца гражданской войны, возвратило Испании конфискованное им из-за наложения эмбарго оборудование.