В 1940 г. завод № 21 выпускал следующие модели истребителей И-16:
Тип 18 М-62 с подвесными баками (ПБ)
Тип 24 М-63 без ПБ
Тип 24 М-63 с реактивными снарядами (PC)
Тип 24 М-63 с РС и ПБ
Тип 24 М-63 с ПБ и радиостанцией РСИ-3
Тип 24 М-63 с PC и радиостанцией РСИ-3
Тип 24 М-62 с ПБ
Тип 28 М-63 с ПБ
Тип 28 М-63 без ПБ
Тип 28 М-63 с ПБ РСИ-3
Тип 15 М-25В (УТИ-4)
Начиная со второй половины 1940 г. весь этот винегрет уступил место одной модели — истребителю И-16 тип 29. В последней модификации И-16 нашли отражения все усилия оружейников по отработке наилучшего варианта вооружения самолета. Тип 29 был оснащен двумя ШКАСами, смонтированными над двигателем, и двумя пулеметами БС калибра 12,7 мм, установленными в нижней части фюзеляжа между нишами шасси. Все пулеметы — синхронные. В крыле И-16 тип 29 вооружение не устанавливалось, но под плоскостями предусматривалась возможность монтажа шести направляющих для реактивных снарядов РС-82 или пилонов для двух подвесных топливных баков.
Всего в 1940 г. было изготовлено 2210 истребителей И-16 всех модификаций:
Тип 18/24 — 760
Тип 28 — 277
Тип25(И-180) — 1
Тип 29 — 570
Тип 15 (УТИ-4) — 600
В общее число не включены два истребителя И-16 тип 29, предназначенных для статических испытаний на прочность. Кроме того, 125 самолетов не приняла военная приемка: 45 И-16 тип 15 и 80 И-16 тип 29. Эти истребители включили в производственный план 1941 г. Помимо самолетов, 21-й завод изготовил 7590 дополнительных топливных баков из фибры и 294 полевых модернизационных комплекта, позволяющих конверсировать И-16 тип 10 в И-16 тип 18 путем установки двигателя М-62. На самолеты было установлено 165 приемо-передающих радиостанций РСИ-3, предназначенных для связи с землей.
1940 г. стал последним годом официального серийного производства истребителей И-16. В декабре 1940 г. завод № 21 должен был полностью перейти на выпуск истребителей ЛаГГ-3 (заводское обозначение «изделие 31»). На заводе сложилась сложная ситуация, в 1939-40 г.г. Поликарпов приложил массу усилий, чтобы наладить в Горьком выпуск самолетов И-180, но истребитель пал жертвой интриг и просто своей невезучести. На 1940 г. планировалось изготовление первой серии из десяти И-180, затем количество самолетов в первой серии увеличили до 20, но в феврале 1940 г. от постройки И-180 отказались вообще. Через небольшой период времени наркомат авиапромышленности заказал уже ПО истребителей И-180. В начале 1941 г. на заводе в разной степени сборки находилось семь И-180, но все работы по их изготовлению прекратились еще в сентябре 1940 г., когда машину окончательно вычеркнули из производственной программы завода. Вместо И-180 ГАЗ № 21 получил задание освоить истребитель Пашинина И-21, чуть позже — И-200 (МиГ-1), но в конечном итоге — ЛаГГ-3. Конструкция ЛаГГ-3 на 35 % состояла из древесины, в то время как И-16 был деревянным всего на 10 %. Подтвердилось убеждение Поликарпов, что в силу определенной специфики, советский боевой самолет следует строить из советского дерева. В условиях неразберих с преемником И-16 завод № 21 понемногу выпускал «ишачков». В 1941 заказчик получил 80 И-16 тип 29 и недостроенные по плану 1940 г. двухместные УТИ-4 (план 336 самолетов, поставлено 256). Затем завод стал выпускать только «изделие 31» — истребитель ЛаГГ-3.