По мнению значительного, количества строевых пилотов средней квалификации одним из недостатков И-16 тип 5, была закрывающаяся кабина, поэтому в частях, большинство советских пилотов летало с фонарем кабины сдвинутым вперед.

В ответ на жалобы пилотов, конструкторское бюро Поликарпова, возвратилось к открытой кабине и заменило сдвижной фонарь цельным передним козырьком, который обеспечивал пилоту гораздо лучший обзор. Прицел ОП-1 был сохранен. Другим отличием новой модификации от И-16 тин 5 стал усовершенствованный двигатель М- 25А, мощностью 730 л.с.

В ходе производства, на И-16 тип 6 было введено еще множество более мелких изменений. Так прицел ОП-1 был заменен более совершенным прицелом ПАК-1 (прицел авиационный коллиматорный), который являлся копией французского прицела фирмы Clair.

В начальный период операции «Barbarossa» – немецкого нападения на Советский Союз, большое количество самолетов советских ВВС было захвачено неповрежденными па аэродромах, как и этот истребитель И-16 тип 6 (тактический номер «3», желтый) ранних выпусков. Чтобы сделать истребитель небоеспособным, немцы демонтировали из кабины прицел ОП-1. До начала войны советские истребители имели на верхней поверхности крыльев красные звезды, однако вскоре после начала боевых действий они были удалены.

Трофейный И-16 тип 6 (тактический номер «13», желтый). С самолета демонтированы два крыльевых пулемета ШKAC, видна открытая крышка пулеметного отсека в крыле, также сняты щитки, прикрывающие стойки шасси. Самолет на заднем плане – истребитель-биплан И-152.

Ряд истребителей И-16 «Моски» в «Школе скоростных истребителей» на аэродроме в Эль-Кармоли. Самолет в переднем плане – И- 16 типа 6, тогда как остальные самолеты – И-16 тип 5. На всех самолетах сняты щитки со стоек шасси.

И-16 тип 6 ранних выпусков из состава китайских ВВС. Ранние И-16 тип 6 сохранили старый прицел ОП-1, использующийся еще на типе 4 и 5. На этом самолете сняты нижние щитки, прикрывающие колеса. Капот и кок воздушного винта были окрашены в черный цвет.

И-16 тип 6 оборудованные прицелом ПАК-1, легко можно было идентифицировать по отсутствию трубы прицела ОП-1, высовывающейся через ветровое стекло, так как меньший но размерам ПАК-1 размешался позади стеклянного козырька кабины. ПАК-1 стал основным типом авиационного прицела, который использовался на всех вариантах И-16, начиная с тип 6.

И-16 тип 6 последних выпусков имели триммеры на элеронах, и большинство машин ранних выпусков были позже модифицированы подобным образом прямо в войсках.

И-16 тип 6 также могли оборудоваться фотопулеметом, он устанавливался на гаргроте фюзеляжа, позади кабины пилота. Так как фотопулеметом оборудовались и многие более ранние варианты И-16, то наличие фотопулемета не является характерной чертой именно типа 6.

Для полетов в зимний период И-16 тип 6 мог быть оборудован лыжным шасси. Как и на более ранних вариантах, при установке лыж. стойки шасси закреплялись в выпущенном положении и уже не убирались в полете.

Вооружение И-16 тип 6 было таким же, как и на более ранней модификации – тип 5: два пулемета ШКАС (калибра 7,62 мм). Прежде, чем штурмовики Ил-2 начали поступать в войска в достаточных количествах, истребители И-16 тип 6 использовались в качестве самолета поддержки наземных войск. На многих таких самолетах снимался кок винта, однако, это не являлось стандартной модификацией. Для штурмовых атак иод крылом И-16 тип 6 могли устанавливаться четыре или шесть направляющих РО-82, служащих для запуска реактивных снарядов РС-82. Реактивный снаряд РС-82 имел боеголовку весом 0,585 кг и дальность полета 5200 метров.

И-16 тип 6 покидал заводы, окрашенный в оливково-зеленый (верхние поверхности) и светло-голубой (нижние поверхности) цвет. Красные звезды имели тонкую черную обводку и наносились на задней части фюзеляжа и крыльях (верхней и нижней поверхностях). В большинстве случаев единственная цифра тактического номера, наносилась на хвосте.

После начала Великой Отечественной войны, множество И-16 тип 6 находящихся в боевых частях, было перекрашено в двухцветный камуфляж. Во многих случаях к уже имевшемуся темно-зеленому цвету был добавлен оливково-зеленый. Красная звезда была добавлена на руле и удалена с верхней поверхности крыльев. Тактический номер чаще всего наносился на фюзеляж, однако, в первые месяцы войны не имелось никаких строгих правил для нанесения камуфляжа и маркировок.

И-16 тип 6, тактический помер помер «IR-I0I» (черный), захваченный финнами 28 марта 1942 года. Самолет был перекрашен в финскую камуфляжную окраску и нес соответствующие маркировки, включая желтые полосы вокруг капота и фюзеляжа. Кроме того законцовки нижней поверхности крыльев также были окрашены в желтый цвет. В марте 1943 года самолет базировался в Ромпотти (Rompotti).

Первая поставка истребителей И-16 тип 6 (31 шт.) прибыла в Испанию двумя партиями: 21 мая 1937 года семнадцать самолетов, на борту грузового судна «Antonio Satrustegui» и 8 июля четырнадцать самолетов, на борту судна «СаЬо Santo Тот». После их прибытия в испанский порт Аликанте (Alicante) все И-16 были собраны в Арчена (Archena). Истребители И-16 тип 6 использовались, для оснащения формирующейся 4 Escuadrilla Moscas (4-я эскадрилья Моска), а также для пополнения потерь в других подразделениях, оснащенных И-16.

В конце августа 1937 года, в боях на Северном участке фронта было потеряно шесть И-16 тип 5 и И-16 тип 6, и только восемь оставались боеготовыми. В течение сентября еще семь истребителей было потеряно на Северном и два на Центральном фронте.

К началу октября, имелся пятьдесят один боеготовый И-16 в Центральном и Северном секторах. В этот же период было сформировано, еще две эскадрильи: 5 Escuadrilla Moscas и 6 Escuadrilla Moscas. В октябре 1937 года, еще три «Моска» были сбиты в Северном секторе, и один был потерян на Центральном фронте. Кроме того, четыре истребителя были захвачены националистами, а один пилот И-16 перелетел во Францию. К декабрю 1937 года, в Fuerza Aereas Republicanas осталось только сорок восемь боеготовых «Моска» всех типов, в результате 6 Escuadrilla Moscas была расформирована.

Когда в Испанию в достаточном количестве прибыли более современные И-16 тип 10, то большинство оставшихся И-16 тип 6, были переданы в «Школу скоростных истребителей» – учебную базу в Эль Кармоли (El Carmoli) под Картахеной (Cartagena).