Однако все эти замечания не испортили общего хорошего впечатления, и итогом войсковых испытаний стало заключение: «Самолет И-5 может быть принят на снабжение ВВС».
Параллельно другие самолеты установочной серии проходили статические испытания в ЦАГИ и опробовались в НИИ ВВС. Там тоже обратили внимание на ряд недостатков, отмстив, например, недостаточную жесткость бортов кабины, попадание в последнюю выхлопных газов, вибрацию машины, причем также и в диапазоне 1400-1600 об/мин. Всего в НИИ ВВС отметили 54 дефекта, включая столь экзотично воспринимаемое сейчас замечание: «Баллон сжатого воздуха мешает управлять педалями в валенках».
И-5 сравнивались с состоявшими в то время на вооружении И-3, И-4 и имевшимся в НИИ ВВС французским истребителем SPAD51C1. С ними проводились учебные бои, в ходе которых И-5 продемонстрировал свое превосходство. Правда, по отношению к французской машине это преимущество описывается в отчетах как «незначительное», что не делает чести И-5 – ведь SPAD51C1 у наших соседей поляков состоял на вооружении еще с 1925 г.
Решено было внедрить И-5 в массовое производство, выпустив за 1931-1932 гг. 269 самолетов этого типа. Для серии выделили завод № 1, занятый в то время производством истребителей И-3. Пытались внедрить его и на заводе № 22 вместо И-4, но этому помешала загрузка завода производством бомбардировщика ТБ-1. К концу 1932 г. хотели иметь в строю ВВС 200 И-5, чуть позже эту цифру увеличили до 250.
Завод № 39, получивший к тому времени имя уже покойного В. Р. Менжинского, стал базой объединенного ЦКБ, в который вошли почти всс конструкторские коллективы авиапромышленности, в том числе и группа, спроектировавшая И-5.
Серийные машины, выпущенные заводом N? 1 в 1931 г., практически не отличались от истребителей малой серии завода N? 39. Часть из них по- прежнему имела французские моторы, но на некоторых установили М-22 советского производства. Серийные самолеты были тяжелее опытных и поэтому несколько проигрывали последним по скороподъемности, потолку и времени разворота. Реальные масштабы выпуска И-5 на заводе № 1 намного уступали плановым. За год завод изготовил всего 66 истребителей, сдав из них военным 53. Например, за октябрь и первую половину ноября из цеха вообще не вышло ни одного И-5.
В этом же 1931 г. началось освоение И-5 в частях ВВС. 1 мая И-5 впервые были показаны на воздушном параде над Москвой. Над Красной площадью летали, демонстрируя высший пилотаж, А. Б. Юмашев и А. Ф. Анисимов. Возглавлял группу И-5 начальник ВВС РККА Я. И. Алкснис на ярко-красном «Климе Ворошилове», который стал его личным самолетом. С тех пор несколько лет подряд авиационные парады открывала пятерка красных И-5, которую вел Анисимов, выдающийся мастер пилотажа (он был испытателем в НИИ ВВС). К 1 октября 1931 г. в ВВС было уже 54 И-5.