苏联第一种悬臂式下单翼，可收放起落架的战斗机。原型机tskb-12于1933年开始设计。初期，飞机装m-22发动机(wright-cyclone sgr 1820)。飞机试飞后，polikarpov认为m-22发动机功率偏小，决定换装 m-25发动机(wright-cyclone sgr 1820 f3)，即改型为tskb-12bis型。在12bis接近设计完成时，苏共中央决定以i-16-4型的编号投入批量生产。由于m-25发动机的生产一直未能正常，所以前期的i-16-4有一些装美国的1820 f3发动机或以m-22发动机临时代替。1934年2月18日由著名飞行员v.p.chkalov进行试飞。1935年4型在红场记念五一国际劳动节的群众集会上首次露面，编队飞过红场上空。随后，4型生产了约400架，开始装备部队。