Альтернативным являлся вариант перегона самолетов в Китай своим ходом по маршруту Алма-Ата-Ланьчоу за лидеровщиками СБ-2. Маршрут протяженностью 2500 км пролегал над горами Тянь-Шаня и пустынными районами северо-западного Китая. Перелет по нему представлялся весьма рискованным мероприятием. Песчаные бури, облачность, туманы — обычные погодные условия для этого региона мира. Неудивительно, что в 1938 г. часть истребителей была доставлена в
Китай автомобильным транспортом на грузовиках ЗиС-5. В Хами самолеты собирали, после чего перегоняли через пустыню в Ланьчоу. Здесь на истребители наносили опознавательные знаки ВВС гоминдановского Китая. Китайцы дали И-16 собственное наименование «Яньтзу» — ласточка. Часть самолетов оставалось на месте для обучения китайских летчиков, а большинство направляли в самые горячие районы боевых действий.
Во второй половине ноября 1937 г. первая группа из 23 истребителей И-16 под командованием Прокофьева пересекла Китая с запада на восток. 21 ноября самолеты впервые поднялись в воздух для защиты Нанкина, который с 1927 г. считался столицей Китая, от налета японской авиации. В воздушном бою семерка И-16 сбила три японских самолета без потерь со своей стороны. Воздушные бои конца ноября — начала декабря 1937 г. продемонстрировали высочайшую выучку советских летчиков. Японцы уже не могли действовать столь свободно, период безраздельного господства в небе Китая авиации Страны восходящего солнца завершился. В начале 1938 г. в Китай прибыли еще две группы истребителей И-16. Уже после падения Нанкина к ним присоединилась группа истребителей-бипланов И-153. Перед этой группой стояла задача обеспечить ПВО Уханя, Нанчянга и ряда других городов. Воздушные бои становились все ожесточеннее, к примеру только над Уханем японцы потеряли 18 февраля 12 самолетов. Группа из 54 японских самолетов 29 апреля 1938 г. в день рождения императора Хирохито опять пыталась бомбить Ухань. В ходе длившегося примерно полчаса воздушного боя пилоты И-16 и И-153 сбили 21 самолет противника. Император получил не самый приятный подарок. Японцы, однако, не угомонились. Третий массированный налет состоялся 31 мая. Поклонники сакэ и икэбаны потеряли еще 14 самолетов. Действия советских летчиков оказались настолько эффективными, что Токио по дипломатическим каналам попросил Советское правительство отозвать своих «добровольцев» из Китая. Москва не делала большого секрета из пребывания сталинских соколов в Китае, так же как и не открещивалось от военной помощи Гоминьдану. Позиция Сталина была простой: в Китае мы защищаем свой Дальний Восток от возможной японской агрессии.