И-16 тип 6 последних выпусков имели триммеры на элеронах, и большинство машин ранних выпусков были позже модифицированы подобным образом прямо в войсках.
И-16 тип 6 также могли оборудоваться фотопулеметом, он устанавливался на гаргроте фюзеляжа, позади кабины пилота. Так как фотопулеметом оборудовались и многие более ранние варианты И-16, то наличие фотопулемета не является характерной чертой именно типа 6.
Для полетов в зимний период И-16 тип 6 мог быть оборудован лыжным шасси. Как и на более ранних вариантах, при установке лыж. стойки шасси закреплялись в выпущенном положении и уже не убирались в полете.
Вооружение И-16 тип 6 было таким же, как и на более ранней модификации – тип 5: два пулемета ШКАС (калибра 7,62 мм). Прежде, чем штурмовики Ил-2 начали поступать в войска в достаточных количествах, истребители И-16 тип 6 использовались в качестве самолета поддержки наземных войск. На многих таких самолетах снимался кок винта, однако, это не являлось стандартной модификацией. Для штурмовых атак иод крылом И-16 тип 6 могли устанавливаться четыре или шесть направляющих РО-82, служащих для запуска реактивных снарядов РС-82. Реактивный снаряд РС-82 имел боеголовку весом 0,585 кг и дальность полета 5200 метров.
И-16 тип 6 покидал заводы, окрашенный в оливково-зеленый (верхние поверхности) и светло-голубой (нижние поверхности) цвет. Красные звезды имели тонкую черную обводку и наносились на задней части фюзеляжа и крыльях (верхней и нижней поверхностях). В большинстве случаев единственная цифра тактического номера, наносилась на хвосте.
После начала Великой Отечественной войны, множество И-16 тип 6 находящихся в боевых частях, было перекрашено в двухцветный камуфляж. Во многих случаях к уже имевшемуся темно-зеленому цвету был добавлен оливково-зеленый. Красная звезда была добавлена на руле и удалена с верхней поверхности крыльев. Тактический номер чаще всего наносился на фюзеляж, однако, в первые месяцы войны не имелось никаких строгих правил для нанесения камуфляжа и маркировок.
И-16 тип 6, тактический помер помер «IR-I0I» (черный), захваченный финнами 28 марта 1942 года. Самолет был перекрашен в финскую камуфляжную окраску и нес соответствующие маркировки, включая желтые полосы вокруг капота и фюзеляжа. Кроме того законцовки нижней поверхности крыльев также были окрашены в желтый цвет. В марте 1943 года самолет базировался в Ромпотти (Rompotti).
Первая поставка истребителей И-16 тип 6 (31 шт.) прибыла в Испанию двумя партиями: 21 мая 1937 года семнадцать самолетов, на борту грузового судна «Antonio Satrustegui» и 8 июля четырнадцать самолетов, на борту судна «СаЬо Santo Тот». После их прибытия в испанский порт Аликанте (Alicante) все И-16 были собраны в Арчена (Archena). Истребители И-16 тип 6 использовались, для оснащения формирующейся 4 Escuadrilla Moscas (4-я эскадрилья Моска), а также для пополнения потерь в других подразделениях, оснащенных И-16.
В конце августа 1937 года, в боях на Северном участке фронта было потеряно шесть И-16 тип 5 и И-16 тип 6, и только восемь оставались боеготовыми. В течение сентября еще семь истребителей было потеряно на Северном и два на Центральном фронте.
К началу октября, имелся пятьдесят один боеготовый И-16 в Центральном и Северном секторах. В этот же период было сформировано, еще две эскадрильи: 5 Escuadrilla Moscas и 6 Escuadrilla Moscas. В октябре 1937 года, еще три «Моска» были сбиты в Северном секторе, и один был потерян на Центральном фронте. Кроме того, четыре истребителя были захвачены националистами, а один пилот И-16 перелетел во Францию. К декабрю 1937 года, в Fuerza Aereas Republicanas осталось только сорок восемь боеготовых «Моска» всех типов, в результате 6 Escuadrilla Moscas была расформирована.
Когда в Испанию в достаточном количестве прибыли более современные И-16 тип 10, то большинство оставшихся И-16 тип 6, были переданы в «Школу скоростных истребителей» – учебную базу в Эль Кармоли (El Carmoli) под Картахеной (Cartagena).
Наряду с И-16 тип 5, большое количество И-16 тип 6 ранних выпусков также было поставлено Китаю в октябре 1937 года. Эти ранние И-16 тип 6 еще оснащались прицелом ОП-1 унаследованным от И-16 тип 5. В течение октября 1937 года, около 450 советских пилотов и техников было собрано иод Алма-Атой в Казахстане. Они, должны были сопровождать первую партию из 225 советских самолетов в Китай.