本机机身粗短的帆布蒙木制骨架结构的单座双翼机，大部分本系列机型和其他双翼机最明显分别是使用复合材料结构的海鸥型上翼设计，使用开放式座舱和固定式后三点起落架，设有两叶式螺旋桨。飞机的前部机身是铝蒙皮，其余部分为布蒙皮；碟型刹车装置。绝大多数伊-15使用了定距螺旋桨，但也有一部分安装了Vlsh-6型可变距螺旋桨。

座舱挡风玻璃边条处装有OP-1型光学瞄具（英国奥尔迪斯瞄具仿制型），而为了防止仪器故障影响瞄准，还特地在光学瞄具上加装一副KP-5型瞄准铁环。

中期型的伊-152(伊-15bis)上翼为直翼而非海鸥翼(本条目封面图示正是伊-15bis)，和其他同系列很易识别，后期型的伊-153型使用了可收放式起落架，故外观和中前期伊-15有明显分别。使用了更长的发动机护罩，不仅完全覆盖了发动机更延伸到前起落架处，将该处的机身完全包裹。风洞测试显示这样的改进使得机身更符合流线型从而提升速度，巨大的半圆形螺旋桨整流罩完全覆盖了桨毂部分，进一步改善了空气动力学的特性，桨毂整流罩中心突出棘轮用于连接起动机

伊-153型按苏联中央流体力学研究所的试验结果，将机翼又改回鸥式布置，飞机性能有较大幅度的提高。

伊-153除了设计的缺失以外，较不为人所知的是I-153在回转时的恶劣表现。I-153比I-16更容易进入尾旋状态，而且更难以改出。完成第三次回转时候就会进入水平螺旋，进行到第五次发动机则干脆罢工，此时弱项从螺旋状态改出是及其困难的。因此故意进入尾旋状态的行为遭到飞行单位的严格限制，直到后来才发展出一套回复操作程序，但大多数飞行员并没有熟练这套程序需要的时间。

早期部分量产型使用美国莱特“飓风”SGR-1820-F-3型发动机，另一大部分使用苏联的M-22型九缸气冷航空发动机（英国布里斯托“木星”MK VI型航空发动机的授权生产型），但该型发动机的性能表现并不是令人如意，而另外一边美国发动机的苏联仿制型“M-25发动机”的工程进度十分缓慢。不能按期交货。

1934-1935年生产的大部分I-15装M-22发动机，称为I-15 M-22。M-25和M-22发动机功率相差较大，M-25最大功率可达630/715hp（hp，即马力）；M-22发动机则只有480hp,因而最大速度略有下降(368KM/H---350KM/H),升限则从9800M下降至7250M。直到1936年，生产的I-15才全部装用M-25发动机，称为I-15 M-25。

西班牙战争后，苏联空军领导机关错误地认为：在未来战争中性能更好的双翼战斗机仍然占有重要地位。所以，进一步发展了I-153型战斗机。I-153装用Shvetsov M62R发动机（1000hp），将最大速度提升至444 km/每小时

伊-15的量产先期工作在完成飞行测试之前便已经准备就绪，1934年中夏，第39飞机制造厂生产并交付了首批量产型伊-15战斗机。量产型伊-15配备两挺7.62毫米PV-1同轴机枪（“PV”指”空战用机枪“，是马克沁机枪一种机载改型，用风冷枪管替代了水冷枪管，并使用金属弹链供弹）备弹每挺750发，后期量产型号增设增设了2挺7.62毫米PV-1同轴机枪。弹药存放在油箱后方的机身中部位置，飞机下翼可以加装四具DER32式小型炸弹挂架，能提供40千克载弹量（四枚P-7、四枚AO-8、或四枚AO-10型炸弹）若使用超载配置，亦可携带两枚50千克的炸弹。

伊-152装备了4挺7.62毫米PV-1同轴机枪，位于上部的两挺机枪各备弹1100发，而下方只有各425发，除此之外，大部分量产型I-15比斯装有4个DER-31挂架，每个均负载150千克（FAB-50和AO-25型炸弹各两颗），一些飞机还装载了6具RO-82发射架用以挂在6枚RS-82火箭弹，一些安装了DER-32型挂架同时兼容VAP-6喷洒装置，在诺门罕战役中，使用RS-82火箭弹的I-152担任了相当一部分对地攻击任务

伊-153将最多挂载增加到了8枚RS-82火箭弹，并加装了射速更快4挺7.62mm施卡斯机枪，伊153后来的改进型中，将原先ShKAS机枪更换为4挺12.7公厘( 0.5英寸)BS机枪。

tksb-3bis

原型机

tksb-3ter

加装性能更好的M-25V发动机原型机

伊-15

一款波利卡尔波夫I-15双翼战斗机1934年生产版本，莫斯科附近的第1飞机制造厂和第39飞机制造厂在1934年共计生产了94架伊-15战斗机，这些飞机主要使用莱特飓风SGR-1820-F-3型发动机，1934年4月美国交付了首批50台发动机，后几批发动机则根据苏方的意见反馈作了多次修改（尤其是同步射击结构）早期各型一共生产674架。

伊-152（伊-15比斯）

伊-15的改型，该机的原型机TSKB-3比斯于1937年7月通过测试并于同年10月在莫斯科第一飞机制造厂投入量产，伊-152及其该机的原型机主要改进了中央翼盒设计，增加了油箱容量和升级的武器装备，伊-15比斯到1939年停产为止，共生产了2408架。

伊-153

在对气动外形进一步优化的同时，波利卡尔波夫也盯上正在研制的什维佐夫 Shvetsov M-62发动机，这款发动机也成为后来的I-16 18型的发动机。不过在诺门罕战役中翱翔在哈勒哈欣河上空的I-153的发动机使用的还是 M-25，因为 M-62 的研制进度滞后，终归自主创新和简单仿制之间的门槛不是那么轻易就能突破的。另外 I-153 由于过分追求轻量化，机体强度已经降低到不可以忍受的地步，甚至出现在俯冲中解体的情况，因此苏联空军对 I-153 的使用下达了严格的限制，几乎阉割了这款“新式”战斗机。

但苏联设计局仍预计将新科技搭配在这台I-15改良型上。在保留原先机身设计下换装安装增压器并增强出力的 Shvetsov M-62发动机、射速更高的7.62mm施卡斯机关枪、新的海鸥式主翼、手摇式伸缩起落架(值得注意的是,此项目为米高扬设计局创立者阿尔乔姆·米高扬所参予的第一项设计案)。改良型称为I-153(I-153rd version)，设计于1937年完成，但是新引擎的开发无法跟上飞机制造进度，因此1938年8月试飞的一号原型机仍是用I-15所使用的M-25发动机;而更糟的是I-153原型机发现设计有许多瑕疵，测试时间大幅拉长，边测边改的状态下使用M-25的一号原型机测试结果最高时速424公里、最高升限8700米、5000米爬升6分钟24秒，这种与I-15bis相等性能的结果让所有人都非常失望，而波利卡波夫则寄望新引擎的换装能让飞机达到更好的性能，不过由于测试告一段落，但尚未测试新引擎的I-153在1938年就在苏联命令下进行量产，因此I-153在服役期间同时有两种引擎款式，此点除了对后勤造成困扰以外，也对后来产生了灾难性的影响。从1938到1941年总共生产了3437架伊-153。

翼展：9.75米

机长：6.10米

机高：2.20米

翼面积:23.55平方米

空机重量：1012公斤(2231磅)

最大起飞重量：1415公斤(3120 磅)

桨叶直径 2.8米

发动机：一台M-22 九缸星形风冷发动机

I-152：一台M-25V 十二缸星形风冷发动机

I-153：一台ASh-62型九缸星形风冷发动机

最高速度：350 千米/每小时 (220 英里/每小时)；I-153 444 km/每小时（275英里/每小时）

最大航程：500公里（310英里）

I-15最大升限：7,250米

I-153最大升限：10,700米

机载武器：四挺PV-1 7.62mm同轴航空机枪或者两挺12.7mm bs机枪，4枚40千克的炸弹或两枚50千克的炸弹。6枚RS-82火箭弹

I-153 4挺施卡斯7.62mm机枪（2600发子弹）或4挺12.7mm bs机枪。8枚RS-82火箭弹

1936年7月18日，西班牙内战爆发。苏联向共和军方面提供了飞机684架，其中就有部分I-15、I-152。同时苏联还以志愿人员的名义向西班牙派遣了空军人员参加作战，为苏联空军获得了大量的实战经验。就飞机性能来说，I-15是当时参战的双翼战斗机中性能较好的，和叛军‘秃鹰军团”使用的Bf-109的初期型，菲亚特CR-32比较起来，在格斗时还在机动性上略占优势。1937年的爆发抗战，起初只由苏联航空志愿队驾驶和发展了第一次改良型伊-152，I-152和后来I-153参加了1938年的张鼓峰事件和1939年的诺门罕战役，对当时日军的飞机形成性能优势，直到二战之初的苏日在诺门罕战役中，虽然该机开始显得落后，还是取得了不差的战果。

在西班牙内战，各国对于单翼机的作战方式尚未成型，传统飞行学校所教导的空战战技仍是以一战经验为主，一战战斗机的攻击方式主要为缠斗回旋的方式击毁对手，一击脱离的战术概念在1936年时仍待时间与经验使其成熟。而且同期轴心国空军主力亦是双翼机，包括德国的Ar 68战斗机和意大利的CR.32还有日本的95式战斗机，西班牙战争后，苏联空军领导机关错误地认为：在未来战争中性能更好的双翼战斗机仍然占有重要地位。所以，进一步发展了I-153型战斗机。但客观反刺激了轴心国研究适应新时代空战的战术和飞机。

而且在大清洗时代使空军人员报喜不报忧的影响下，大大推迟了本机的停产和后继机的开发，使到后期型的本机和伊-16一直生产到二战开始时。

到了苏芬战争中苏方大量使用本机，因为保卫祖国的芬兰人奋力抵抗，和以适应新时代的空战战术思想指导下，和以单翼美国F2A战斗机为主力，苏联军方才认识到本机完全过时了，从而中止改良本机同时开发新一代的战斗机。

到苏德战争初期，本机只占苏联战斗机不足两成，在面对针对新时代空战战术的德国Bf 109F/G型战斗机和Fw 190战斗机前完全不敌，但在美援的战机到达前被充当攻击机使用。

该机被中国空军称作“寇蒂斯”（因为该机与美国寇蒂斯F9C“雀鹰”战斗机相似）

1937年8月21日，中国和苏联签订了中苏互不侵犯条约，苏联向中国提供军事援助贷款。从1937年10月到1939年9月，苏联向中国空军援助了985架飞机，其中I-15（主要是I-152）347架。援华的苏联空军志愿队的编成中也有部分I-152或-153。在抗日战争初期的空战中I-15系列和日军的早期战斗机性能不相上下，在抗击日军轰炸机方面还卓有成效。为中国空军掌握1937-1940年间的战场制空权做出了不小的战果。但在日军1940年的投入的新型“零”式一一型战斗机在中国战场出现后，I-15性能和机动性上都落后明显，完全不是零式战斗机的对手，在空战和事故中这些早期型号逐渐消耗殆尽。

除了苏联以外，中华民国空军也在1940年底接收了一批I-153并装备了三个大队。这批I-153为太平洋战争爆发前算是中国战机中总和性能最优异的机种，但除了机械问题以外，更麻烦的是I-153配发不久后即与日本海军新式战机零式战斗机对战，性能低落的I-153成为零战的最佳饵食。从1941年3月14日成都空战遭日军16:0的沉重打击后，短短3个月到1941年中中华民国的I-153已折损过半，最后也在1942年各大队前往印度接收美援飞机后迅速除役。

I-153BS

此版本是将原先ShKAS机枪更换为4挺12.7公厘( 0.5英寸)BS机枪。

I-153DM

作为实验,将I-153DM的机翼下安装了汽油动力冲压发动机。DM-2型发动机将最高时速提高了30公里，而更强力的DM-4型发动机则增加50公里的时速 。共有74架I-153接受这种改装。

I-153GK( I - 153V )

高空版本，预计安装加压座舱，并未生产

I-153P

将原先同轴机枪改装2挺ShVAK机炮，火力增强抵消了增加的重量，但是射击时的火药喷气严重影响挡风玻璃视线，并非一种成功的设计

I-153Sh和USh

地面攻击机改造版，在翼下荚舱内可安装ShKAS机枪和炸弹

I-153TKGK

高空改造版，安装了涡轮增压器与加压座舱，在1.03万米状态最高时速提高到每小时482公里,共有26架接受此改装作为高空防御用

I-153UD

后机身以木制结构制造，而非传统的钢管骨架蒙皮设计以节省金属，但并没有量产

I-153海军型

苏联海军将50架I-153改装，配备了更大的油箱和可挂载副油箱的的机翼，作战范围大幅增加。

I-190

于1940年制造的I-153最终版本，修改I-153缺失并换装出力1100马力的M-88V发动机，最高时速提高到488公里，但由于设计理念过时因此并未量产。

本机仅次于I-16战斗机，是在老一辈非社会主义的国家人民中最熟悉的战时苏式飞机，这是因为其曾经参与西班牙内战和抗战，还有个叫贬鼻子的浑名。

本机在航空史上也是重要的里程碑之一，因为其本机是被苏联作为实验喷射发动机用，称为伊-15 DM，创下了每小时四百四十公里双翼机的最快记录，是苏联在二次世界大战爆发前诸多航空发展成就之一。