20型是1939年研制的翼下加掛副油箱的試驗型，在加掛2*200L副油箱後。航程可以從800KM提高到1200KM。20型未投產，但加掛副油箱的技術被用於18/24/29型上。1939年投產的24型和1940年投產的29型裝備1100HP的M-63發動機，24型的航速達到470KM/H。29型是I-16的最後型別，主要是將1940年研制成功的12.7mmUB重機槍換調換24型的7.62mm機槍。24型和29型在1940年-1941年戰爭爆發前曾大批生產。
從17型開始有部分飛機裝備20mm機關炮，在衛國戰爭初期，裝20mm機炮的I-16在IL-2強擊機未大批裝備部隊前，在攻擊地面德軍行軍縱隊和裝甲目標時充作強擊機使用。絕大部分I-16都可以在機翼下攜帶4-6枚火箭彈。