Несмотря на то, что по своей маневренности и скороподъемности И-15бис оставался среди лучших самолетов своего времени, его скорость стала уже недостаточна. Летчикам, воевавшим на И-15бис, стало трудно бороться с более скоростными истребителями - монопланами, такими, как немецкий Мессершмитт Bf-109 и японский И-97. ВВС требовалась более скоростная машина.
    Словно предвидя такую ситуацию, Поликарпов еще в 1937 году разработал проект нового истребителя - биплана И-153. Он представлял собой дальнейшее развитие И-15бис, но имел улучшенную аэродинамику, усиленную конструкцию и убирающееся шасси. Верхнее крыло вновь приобрело форму "чайка", такое же название получил и истребитель.
    В 1938 году на испытаниях И-153 показал прекрасные летные качества (при том же моторе скорость увеличилась на 41-45 км/час). С 1939 года началось серийное производство И-153. В том же году истребитель начали оснащать более мощным и высотным мотором М-62 и винтом изменяемого шага, что улучшило летные данные этого самолета.
    И-153 неплохо показал себя в воздушных боях в Монголии, где имел превосходство над японскими истребителями. Но все же время маневренных бипланов уже прошло. Господствующей для серийных истребителей стала схема скоростного моноплана.
    Советская авиапромышленность выпустила 3437 истребителей И-153 (1939-1941г).