Новий тип визначили як еталон заводу № 21 на IV квартал 1939 року і весь наступний 1940 р Підготовка до запуску в серію велася під керівництвом головного конструктора М.М.Пашініна. Передбачалося, що вже влітку 1939-го І-16 тип 24 тип пройде весь цикл належних випробувань. Для якнайшвидшого запуску літака в серію заводу з особливого фонду НКАП виділили 300 тисяч рублів на премії.
Разом з типом 24 вводилися нові амортизаційні стійки шасі зі збільшеним ходом амортизатора. Раніше на всіх І-15 і І-16 шток амортизатора мав нарізані шліци, які були напрямними і захищали стійку з колесом від провертання навколо осі. Сам механізм іменувався шліц-шарнір. Тепер встановили цілком пересічний двузвеннік, який виконував ту ж роль з не меншою ефективністю. Цікаво, що двузвеннік продовжували по-старому іменувати шліц-шарніром (хоча які в ньому шліци?) І в такому вигляді це визначення навіть увійшло в підручники для майбутніх конструкторів.
Одночасно вводилася нова Костильна установка з олійно-пневматичним амортизатором і невеликим алюмінієвим колесом. У травні 1939 р провели статичні випробування фюзеляжу з двома відкидними стулками в кабіні пілота. Починаючи з введення в серію типу 24, все І-16 обладналися такими стулками на лівому і правому борту.
У число можливих кардинальних змін внесли конструктивні поліпшення окремій частині крила. Передбачалося встановити дерев'яне крило моноблочной конструкції або жорстке крило з металевими штампованими нервюрами. Жоден з цих варіантів розвитку не отримав. На деяких досвідчених машинах обладнали жорстку фанерну обшивку. Передбачалося, що така обшивка забезпечить в числі іншого чистоту аероді наміческіх профілю та дозволить домогтися більш високої польотної швидкості.
І-16 тип 24 зі складу 16-го ІАП, який використовується при контрольних випробуваннях влітку 1940 р
Серійний І-16 тип 24, обладнаний підвісними паливними баками ПСБ-21.