Навчально-тренувальний винищувач УТІ-4 є найбільш масовим варіантом І-16. За роки серійного будівництва заводи збудували близько 3400 таких літаків.

УТІ-4 оснащувався двигунами М-25А та М-25В, конструктивно багато в чому повторював І-16 тип 5 без озброєння. У зв'язку з відсутністю кулеметів на центроплані відсутні люки для їх обслуговування. Елерони збільшеного розмаху, механізм диференціального опускання на посадці не використовувався, щитки не монтувалися. Ручне керування літаком та двигуном подвійне. Підйомник шасі та механічний покажчик підйому шасі обладнані у задній кабіні. Радіостанція не встановлювалася. Для зв'язку між інструктором та учнем було передбачено стандартний переговорний апарат, що представляє систему трубок з розтрубами.