По своим летным характеристикам и боевым возможностям самолет оценивался как один из наиболее выдающихся в своем классе. Он обладал рекордно малым временем виража - 12 секунд.
В октябре 1939 г. Советский Союз послал эскадрилью И-15бис на помощь Испанской республике, где маневренные бипланы неожиданно оказались самым популярным и удачливым боевым самолетом.
В 1939г. И-15бис считался уже не современным самолетом, поэтому производство его прекратили, перейдя на выпуск И-153 Чайка. Всего построили 2500 экземпляров И-15бис. Последние самолеты И-15бис обладали улучшенными характеристиками и максимальной полетной скоростью в 400 км/час.
Строевые летчики, летавшие на "бисе" отмечали его прекрасные пилотажные и боевые качества. Хорошая маневренность и высокая устойчивость обеспечивали легкую наводку на цель и ведение прицельного огня при любом положении машины в воздухе. Освоение техники пилотирования на И-15бис не представляло труда - это был поистине самолет-солдат.
Боевое использование самолета прошло в Китае, Монголии и Финляндии.
В ходе Великой отечественной войны самолеты И-15бис поступали из тыловых соединений на фронт, где использовались для ближней разведки и корректирования артиллерийского огня, свободной охоты вдоль фронтовых дорог, ночных штурмовок и уничтожения прожекторов.
Самолеты И-15бис находились в строю Военно-воздушных сил Красной Армии до 1945, а в Монголии использовались еще несколько лет после этого. Поставленные в 1939 г. в количестве 30 экземпляров в Испанию, где получили обозначение "Супер Чато" - И-15бис летали там до середины 1940-х годов.
Демонстрируемый самолет И-15бис входит в проект "Крылатая память победы", представляет коллекцию Вадим Задорожный.
Пилотирует самолет летчик-спортсмен высшего разряда Владимир Артикульный.
