2-го февраля 1936 года завод No.39 закончил установку на И-16 с М-22 убираемых в полете лыж. Капот NACA, для этой цели в нижней части был обрезан. Испытания, проведенные на двух самолетах No. 123904 и No. 123906, показали работоспособность механизма, однако вопрос о серии не возникал. В течении последующих двух лет в воинских частях летали с неубираемыми в полете лыжами, однако уже в 1938 году вопрос с уборкой решили. Самолеты выпуска второй половины года имели для вышеозначенной цели выколотку-ложемент в нижней части капота. Отработан был и сам механизм уборки - с этого момента все серийные самолеты (за исключением типа 29) могли переставляться зимой на лыжи без заметного ущерба для летных характеристик.

В начале 1939 года был решен вопрос и с заменой двигателя М-25 на более мощный - М-62. Восьмисоттрицатисильный М-62 определил и появление новой модификации И-16 тип 18. Тип 18 был создан на базе И-16 тип 10. Переделки коснулись усиления моторамы, установки протектированного бензобака, значительного изменения маслосистемы. Добавлен дополнительный маслобак 12 л (в связи с уменьшением емкости основного до 23 литров). Маслорадиатор увеличен до 8 дюймов, установка его несколько ниже, отчего капот в нижней части слегка "провис". Патрубок (заборник) маслорадиатора увеличен. Вверху появился патрубок скоростного напора карбюратора. Выколотка на кольце капота под тендер стягивающей ленты перенесена снизу набок, напротив выколоток под лыжи. Первая партия машин типа 18 была оборудована винтом фиксированного шага (ВФШ) - в этом случае кок винта ставился с типа 10. На машины, оборудованные винтом изменяемого шага (ВИШ), кок ставился новый, специально сделанный для этого винта. На последних машинах винт ставился АВ-1, кок при этом был уже новый с типа 24. Электрооборудование двухпроводное с напряжением 24 вольта. Источник электроэнергии - аккумуляторная батарея типа 12А-10 устанавливалась между третьей и четвертой нервюрами центроплана. Доступ к ней обеспечивался через люки в нижней обшивке центроплана.

Однако, прежде чем тип 18 стал выпускаться серийно, замена двигателя произошла в боевых условиях. Во второй половине лета 1939 года началось применение И-16, оснащенных двигателем М-62 - впоследствии такие машины стали обозначаться как тип 18. М-62, обладая большой мощностью и высотностью, мог устанавливаться вместо двигателя М-25 практически без переделок. Его максимальный диаметр, равный 1375 мм, всего на 10 мм превышал диаметр предшественника, а гнезда крепления моторами были тождественными.

Идея такой установки возникла в действующих частях, когда в июле на фронт прибыли новейшие бипланы - истребители И-153 "Чайка", оснащенные М-62. Поступившие запасные комплекты двигателей "чаек" и послужили толчком для установки их на И-16. Испытания первой машины с новым мотором показали, что летные данные значительно возросли. ВВС немедленно, на своем уровне начали переделку еще трех экземпляров в мастерских Московского военного округа. Присуждать военным лавры первенства в вопросе установки нового двигателя, однако, не стоит, ибо завод No.21 к тому времени так же провел подобную работу. Сначала капитально восстановили и модернизировали 134 И-16 старых выпусков, которые немедленно отправились в Монголию. Параллельно шесть машин тип 10 были переделаны в тип 18 путем установки М-62 и также отправились на фронт. Следующим этапом для завода стал И-16 с еще более мощным двигателем М-63. Этот самолет в четырехпулеметном варианте стал называться тип 24. Хотя установка М-62 и М-63 тормозилась отсутствием достаточного количества воздушных винтов переменного шага и некоторых агрегатов - тип 18 и тип 24 постройки завода No.21 успели принять участие в заключительной фазе войны в Монголии.