Первым же серийным самолетом, последовавшим за стандартным И-16 тип 5, стал пушечный вариант истребителя. В апреле 1936 года Поликарпов предложил проект И-16, вооруженного пушками в дополнение к имеющимся пулеметам. Этот проект, получивший обозначение ЦКБ-12П (пушечный) явился последним осуществленным на базе завода 39 и, соответственно, последним, имеющим обозначение ЦКБ.

ЦКБ-12П или И-16П был оснащен двумя пушками ШВАК и двумя пулеметами ШКАС. Размешались они в крыле таким образом, чтобы стрельба велась за пределами диска вращающегося винта. Пушки ставились в центроплане, на месте ранее устанавливаемых ШКАСов. А сами ШКАСы перекочевали в отъемную часть крыла. Патронная лента питания пулеметов проходила через всю длину отъемной консоли. Укладка патронной ленты осуществлялась через люк в верхней поверхности законцовки крыла.

Испытания И-16П проходили с июля по сентябрь 1936 года. Уже в следующем 1937 году эта модификация под обозначением тип 12 стала выпускаться серийно на заводе 21. Впоследствии, когда появился тип 10 с форсированным двигателем М-25В и синхронными пулеметами ШКАС в фюзеляже, переставлено было оружие и в пушечной машине. С двигателем М-25В, с фюзеляжными пулеметами как у типа 10, этот И-16 получил обозначение тип 17. Оба типа самолетов выпускались в течение 1938 года и испытания проходили в боевых условиях в Испании. Государственные испытания обе машины проходили в феврале 1939 года, на аэродроме НИИ ВВС в Шелково. Особенностью этих испытаний явилось то, что самолеты были оборудованы убирающимися лыжами типа Р-39. Вообще, российские климатические условия, отличающиеся длинной зимой и обилием снега, с самого зарождения авиации подразумевали постановку лыж на самолеты. С ростом полетных скоростей и появлений убирающегося шасси, проблема усложнилась, так как убирать громоздкие лыжи было значительно сложнее, чем колеса. На И-16 такая работа началась еще зимой 1935-1936 годов.