![二次大戰傑作機[53]: Polikarpov I-16 Type 10](https://attach.mobile01.com/attach/201904/mobile01-ed04fe436aa8cd6557e11bb6e1525df5.jpg)
操作Curtiss Hawk III (霍克三)的廿四中隊在1938年四月由五大隊抽離成為獨立中隊,同時配發少量I-16。蘇聯軍援的I-16 Type 10雖也在此時間點開始進入中國戰場,但當時廿四中隊配發舊式Type 5抑或新式Type 10則未明。同年九月底該中隊劃歸四大隊運作。
1939年7月29日廿四中隊於四川重慶梁山基地(今梁平機場)再接收七架I-16,並以I-15 bis與I-16混編。此時廿四中隊的I-16僅以飛機序號75xx (P-75xx)作為識別,直到1940年六月間才首見冠以中隊編號的24xx戰術編號。
1940年9月13日,日本帝國海軍三菱A6M2a零式一號艦上戰鬥機一型機群在重慶郊區壁山村上空與中國空軍I-15 bis及I-16機群展開首次實戰。此壁山空戰中,中國空軍的I-16包括廿四中隊楊夢青上尉中隊長(陣亡)的2415、祝瑞瑜的2405、佟明波的2414、劉孟晉的2424、伍國培的2422、蔡名永的713、周廷熊的703、于學熾的2407;另有廿二中隊中尉分隊長龔業悌的7533。紀錄上未見2409。翌月操作I-15 bis的廿一中隊柳哲生轉調廿四中隊擔任中隊長。
壁山空戰為零式艦上戰鬥機嶄露頭角的首役,參見二次大戰傑作機[19]: 三菱A6M2a零式一號艦上戰鬥機一型。
1941年一、二月間三大隊及四大隊相繼赴新疆哈密接收蘇聯軍援新機:三大隊配發17架I-153、四大隊配發20架I-153與35架I-16 Type 10。四大隊各中隊以兩機型混編,僅廿四中隊全以I-16 Type 10編成。此時中國空軍稱I-16 Type 10為伊16三型,與一型(Type 5)及二型(Type 5後期型)區分。I-16 Type 5後期型具有後繼衍生型Type 10的部份外形特徵,可與前期型明顯區別,因此在部份文獻中稱為Type 6;但這並非蘇聯空軍制式稱謂,之後卻以訛傳訛。擔任廿四中隊中隊長的柳哲生則未以伊16三型締造戰果。
1942年四月下旬起,四大隊所轄廿二、廿三、廿四中隊陸續以部份飛行員派赴現今巴基斯坦信德省首府喀拉蚩換裝美製Republic P-43A Lancer,計畫與同年底開始交機的Vultee P-66 Vanguard共同汰換現有俄製戰鬥機。詳見中國戰場的Republic P-43 Lancer。