Останнім і найбільш досконалим у виробництві сімейства винищувачів-біпланів конструкторським бюро Н. Н. Полікарпова був І-153. Мав чайкоподібне верхнє крило, висувне шасі та більш потужне озброєння з чотирма кулеметами ШКАС. Серійні літаки мали радіальні двигуни М-62, пізні серії – більш потужні М-63.

Перший політ був у серпні 1938 року. Всього в 1939-1941 роках було виготовлено 3437 літаків. Влітку 1941 року І-153 «Чайка» був основою радянської винищувальної авіації з винищувачами І-16. І-153 використовувалися в боях до середини 1943 року. Деякі з них використовувалися на зимових лижних шасі.