Die mit vier Maschinengewehren bewaffnete I-16 Typ 10 trug den Spitznamen "Super Mosca" oder abgekürzt "Super". Insgesamt wurden 276 Flugzeuge zwischen 1936 und 1938 nach Spanien geliefert, um auf Seiten der republikanischen Streitkräfte zu kämpfen. Weitere 250 wurden 1939 nach China entsendet, ob dort gegen die Japaner eingesetzt zu werden. Als Neuerung bot die I-16 Typ 10 im Vergleich zum Vorgänger zwei weitere 7,62-mm-ShKAS-Maschinengewehre, verstärkte Panzerung hinter dem Piloten und einen verbesserten 750-PS-M-25-Motor. Dieses Modell nahm auch an den Kämpfen am Chalchin Gol teil.
 

Die I-16 Typ 10 verfügte damit über vier ShKAS-Maschinengewehre, von denen zwei synchronisiert durch den Propeller feuerten und zwei weitere in den Flügeln platziert waren. Die geschlossene Pilotenkanzel wurde auf eine offene Kanzel mit Windschutzscheibe geändert und das Flugzeug konnte mit einfahrbaren Skis für Einsätze im Winter und mit dem M-25B-Motor ausgestattet werden. Modelle, die von Hispano-Suiza gebaut wurden, wurden statt dem M-25 mit dem Wright Cyclone R-1820-F-54-Motor ausgestattet.