El 10 de junio de 1925 realiza su primer vuelo el Polikarpov PM-1 (avión de Pasajeros con motor Maybach), con el piloto A.I. Zhukov a los mandos. Se trata de un biplano monomotor fabricado en contrachapado de madera. Las alas, también de madera, estaban cubiertas de tela en la zona de control. El tren de aterrizaje era fijo soportados por barras de hierro en V. El motor era un Maybach Mb.Iva de 260 cv, montado en el morro del avión, con un radiador retractable delante del tren de aterrizaje.

El avión fue diseñado por A.A. Semenov, bajo la dirección de Polikarpov. La autoría de este avión supuso un serio enfrentamiento entre los dos hombres, ya que Semenov reclamaba la autoría, que al final le fue concedida a Polikarpov.

Las características de vuelo de avión se consideraron positivas, y se puso en servicio en la línea Moscú a Berlín de Deruluft el 25 de agosto de 1925. Se estudió un pedido de 10 unidades, que no se llevaron a cabo. Al año siguiente, en uno de los vuelos, el avión sufrió un accidente debido a un fallo de motor. No fue reconstruido, y se consideró que los nuevos monoplanos Kalinin ofrecían mejores características.

El primer prototipo, VT-11.

El 29 de abril de 1930 el piloto B.L. Bukholts accede a la estrecha cabina de un biplano con motor en estrella, y lo hace volar por vez primera. En la cola lleva las siglas VT-11, (Prisión Interna 11), y ha sido diseñado por un ilustre grupo de presos encabezados por Nikolai Nikolaievich Polikarpov. Este biplano fue el prototipo del caza I-5, el más importante en la fuerza aérea soviética entre 1931 y 1936, y que aún participó en la segunda guerra mundial en misiones de ataque.

Nikolai Polikarpov.

En 1928 se le ordenó a la oficina de diseño de Tupolev el desarrollo de un caza biplano equipado con un motor Bristol Jupiter, que debía estar completado el 1 de septiembre de 1929. Tupolev encargó su diseño a un tal Pavel Sukhoi, aunque no dio apoyo al mismo al estar más preocupado por el desarrollo de sus bombarderos. AL mismo tiempo, Polikarpov comenzó a desarrollar el I-6, bajo las mismas especificaciones. Como resultado, ambos proyectos fueron unificados bajo Polikarpov en 1929, aunque ninguno cumplía las especificaciones solicitadas.

En consecuencia, Polikarpov fue arrestado y acusado de sabotaje industrial, con condena a muerte, aunque fue conmutada por 10 años de trabajos forzados. En la prisión de Butryka se forma la Oficina de Diseño Prisión Interna (KB VT), bajo el mando de Dimitry Pavlovich Grigorovich, que fue pronto reemplazado por Polikarpov. El 28 de marzo de 1930 se aprobó la maqueta a escala natural, y un mes después el Prisión Interna 11, estaba listo para volar.

El segundo prototipo, pintado en rojo brillante, con el nombre Klim Voroshilov en el fuselaje, volaba el 22 de mayo, con muy pocas diferencias respecto al primero. El tercer prototipo montaba un motor soviético M-15, pero su falta de fiabilidad impidió que se programase su producción. El segundo prototipo si fue aprobado, y el 13 de septiembre de 1931 recibió la primera orden de producción. En total se fabricarían 803 unidades, incluyendo los prototipos. El motor sería el M-22, una versión del Bristol Jupiter VI, con 480 cv de potencia, producida bajo licencia en la URSS. Se convirtieron alrededor de 20 unidades en biplazas de entrenamiento, conocidos como I-5UTI, retrasando la cabina del piloto e insertando otra delante.

El I-5 iba armado con dos ametralladoras de 7,62 mm en el fuselaje. Podía llevar bajo las alas dos pequeñas bombas de 10 kg, con las que se hicieron experimentos de bombardeo en picado, los primeros de este género en la URSS. Retirado de primera línea en 1936 y relegado a misiones de entrenamiento, volvió a combatir en 1941, equipado con dos ametralladoras adicionales, e incluso una bomba de 250 kg. Este peso afectaba tanto a sus características de vuelo que eran presa muy fácil para la caza alemana.

Zveno 7, con tres I-5 sobre el avión portador.

EL I-5 participó en los experimentos Zveno, con un bombardero Tupolev TB-3 llevando 3 de ellos como cazas parásitos. Uno debajo de cada ala y un tercero sobre el fuselaje. Los aviones se modificaban con un tren de aterrizaje más largo y estrecho. Los experimentos demostraron que el conjunto era muy lento y difícil de maniobrar. En muchos casos, los motores de los cazas se utilizaban para añadir potencia al conjunto.