УТИ-4 — учебно-тренировочный истребитель; предназначался для подготовки лётного состава к полётам на истребителе И-16. Представлял собой двухместный учебно-боевой вариант И-16. Особенность — наличие второй кабины и двойного управления. Самолёт имел высокие пилотажные качества. С 1935 г., находился в серийном производстве. Построено 1639 экз.
В первые годы развития гражданской авиации в СССР возникла необходимость создания отечественных гражданских самолётов для замены применявшихся самолётов иностранных марок. В июне 1925 г., был передан на испытания пассажирский самолёт ПМ-1.

По-2 — самолёт первоначального обучения; двухместный биплан с ПД М-11. Получил это название в 1944 г., после смерти Поликарпова (до этого наз. У-2). К У-2 как учебному самолёту предъявлялись следующие требования: высокая надёжность, простота в пилотировании, дешевизна в производстве, технология изготовления, удовлетворяющая массовому производству. Применение в конструкции самолёта дефицитных материалов исключалось. Первый опытный экземпляр КБ выпустило в 1927 г., но он не отвечал предъявляемым требованиям. В январе 1928 г., был передан на лётные испытания другой вариант самолёта. Основные конструкционные материалы — древесина, полотно и металл. Самолёт успешно прошёл лётные испытания, был запущен в массовую серию и строился в больших количествах в 1928—53 гг.; в мастерских и на ремонтных базах ГВФ постройка продолжалась до 1959 г.

И-185(И) с ПД М-82А отличался удлинённым фюзеляжем, новой компоновкой винтомоторной группы (ВМГ), увеличенной вместимостью бензобаков, усиленной механизацией крыла (установлены предкрылки), изменённым оборудованием, мощным стрелковым вооружением — три синхронные пушки ШBAK. Совместные заводские и государственные испытания состоялись в 1942 г. Вместе с «04» проходил войсковые испытания на Фронте.
И-185 (эталон для серии) с ПД М-71 спроектирован и построен в начале 1942 г. Имел капотирование, форму фюзеляжа, вооружение и механизацию крыла как у И-185(И). Отличался необычайно высокой по тому времени нагрузкой на крыло. Государственные испытания прошёл в ноябре 1942— январе 1943 гг. По результатам испытаний признан «лучшим современным истребителем» и рекомендован к серийной постройке, которая началась в январе 1943 г., и прекратилась осенью того же года в связи с развёртыванием серийного производства истребителей Ла-7 и Як-9, имевших аналогичные с И-185 характеристики.

И-17 — серия проектов и опытных истребителей-монопланов смешанной конструкции с низкорасположенным тонким крылом, убирающимся в полёте шасси, закрытой сдвижным фонарём кабиной и ПД жидкостного охлаждения. Различались элементами конструкции, двигателями с системой охлаждения и вооружением. Среди них — ЦКБ-19 с ПД М-100. Шасси убиралось внутрь центроплана. В системе охлаждения двигателя — два выдвижных сотовых радиатора под крыльями. Впервые в СССР применён водомасляный радиатор. Вооружение — четыре пулемёта ШКАС вне зоны винта и пушка ШВАК со стрельбой через ось редуктора (впервые в СССР), до 100 кг бомб. Показал хорошую устойчивость и управляемость. Получены полностью управляемый штопор и хорошая прицельность мотор-пушки. Достиг скорости 500 км/ч.

И-153, «Чайка» — истребитель-полутораплан, развитие И-15. Основное отличие от И-15 — убирающееся в полёте шасси. По результатам проведённых совместно с ЦАГИ исследований на И-153 вновь было применено крыло типа «Чайка». Первый полёт летом 1938 г. (с ПД М-25). И-153 имел несколько серийных и опытных модификаций, отличавшихся двигателями (М-25В, М-62, М-63), вооружением (четыре синхронных пулемёта ШКАС или БС либо две синхронные пушки ШВАК, до 200 кг бомб на внешней подвеске), наличием гермокабины. Был одним из основных истребителей ВВС в предвоенные годы. Построено 3437 экз.

И-15бис, И-152 — модификация И-15 с ПД М-25В, закрытым капотом, нормальным центропланом верхнего крыла и другими небольшими изменениями. Создан под давлением бытовавшего, но не разделявшегося Поликарповым мнения, что с ростом скорости у «Чайки» ухудшается путевая устойчивость. В связи с возросшим (за счёт нового капотирования, установки выпускного коллектора, масляного радиатора и системы подогрева воздуха) полётным весом лётно-технические характеристики остались практически прежними. Вооружение — два—четыре пулемёта ШКАС, в перегрузочном варианте мог брать до 150 кг бомб. Для усиления огневой мощи при ведении штурмовых действий специально для И-15бис были отработаны подвесные пулемётные батареи. Построено 2408 экз.

И-15, «Чайка», ЦКБ-3 — развитие схемы И-5 с улучшенными (без существ, изменений габаритов планёра) аэродинамическими формами. С целью уменьшения лобового сопротивления и улучшения обзора лётчику вперёд и вверх в схему самолёта было введено верхнее крыло с центропланом типа «Чайка». Конструкция смешанная — фюзеляж ферменный сварной с обшивкой из полотна и алюминиевых листов, крылья деревянные с полотняной обшивкой. Самолёт успешно прошёл испытания, был принят на вооружение и запущен в серийное производство.

И-5 — одноместный истребитель-полутораплан. Создан в ИКБ-39 ОГПУ (гл. конструктором которого был Д.П. Григорович). По аэродинамической схеме и внешнему виду был близок к спроектированному ранее Поликарповым истребителю И-6 (развитие И-3), отличаясь от него конструкцией, в первую очередь сварным из стальных труб фюзеляжем с полотняной обшивкой. На серийные И-5 ставился ПД М-22 (на первых трёх опытных самолётах были установлены другие двигатели). Вооружение — два—четыре синхронных пулемёта ПВ-1. Д° 40 кг бомб на внешней подвеске. На И-5 В.А. Степанчонок впервые выполнил перевёрнутый штопор и отработал методику его выполнения. Находился на вооружении 9 лет. Построено 803 экз.

И-3 — одноместный истребитель, полутораплан деревянной конструкции с ПД БМВ-VI (или с его лицензируемым вариантом М-17). Построен с учётом опыта работ по 2И-Н1 и аналогичен ему по конструкции. Впервые на самолёте был установлен регулируемый в полёте стабилизатор. Вооружение — два синхронных пулемёта ПВ-1. Построено 399 экз.

И-1 — известный также под названием ИЛ-400, — одноместный истребитель, свободнонесущий моноплан деревянной конструкции с ПД М-5. Вооружение —два синхронных пулемёта ПВ-1. Первый опытный экз.— ИЛ-400— потерпел аварию на испытаниях вследствие, неблагоприятной центровки. В процессе лётных испытаний КБ столкнулось с проблемами продольной устойчивости и штопора, теоретические работы по которым в то время отсутствовали. Результаты лётных испытаний послужили началом творческого содружества КБ с учёными ЦАГИ. Самолёт строился малой серией, построено 33 экз.