В итоге эталон 1933 г. государственной комиссией принят не был (несмотря на две попытки его сдать), но почти всс его отличительные черты внедрили на серийных И-5 выпуска 1933-1934 гг. Примерно на десятке И-5 поставили по четыре ПВ-1, новая приборная доска стала стандартной. Использовали и приемы усиления конструкции, предложенные в эталоне 1933 г. С 1934 г. И-5 стали оснащать металлическими винтами, причем их устанавливали в частях и на самолеты более ранних лет выпуска.
В 1933 г. завод № 1 И-5 уже не строил, весь выпуск (321 истребитель) обеспечивал завод № 21, немного не дотянув до плановой цифры – 350 машин. К концу года И-5 стал самым массовым истребителем ВВС РККА. На 1 декабря их было 343, т. с. около 40% всего тогдашнего парка истребительной авиации. Они заменили в строю большую часть И-3. Основными районами дислокации И-5 по-прежнему оставались Ленинградский и Украинский военные округа и Забайкалье (ВВС ОКДВА). В 1933 г. к ним добавился еще Дальний Восток (28-я эскадрилья в Воздвиженке и 32-я в Хабаровске). В Забайкалье и на Дальнем Востоке в конце 1933 г. находились 137 И-5. Начали появляться они также в Белоруссии и Подмосковье.
Но «звездный час» И-5 оказался недолог. Авиационная техника развивалась в тс годы невиданными темпами, и летом 1933 г. вышло на испытания уже новое поколение советских истребителей. Биплан И-15, сконструированный тем же Н. Н. Поликарповым как развитие концепции И-5 на базе проекта И-13, намного превосходил своего предшественника. Но еще важнее было появление машин совершенно нового класса: скоростных истребителей-монопланов. И-14 П. О. Сухого и И-16 Н. Н. Поликарпова стали «первыми ласточками» так называемой «новой волны». Аналогичный процесс шел и на Западе. В 1933-1934 гг. там были созданы новые истребители-бипланы (например, Хейнкель Не51 и Фиат CR.32), намного превосходившие по своим данным ровесников И-5. А через год-два в различных странах появились скоростные истребители-монопланы: Хоукер «Харрикейн» в Англии, Мессершмитт Bf 109 в Германии, Северский Р-35 в США.
Не стояла на месте и бомбардировочная авиация. Там еще раньше, чем у истребителей, применили схему свободнонесущего моноплана, убирающееся шасси, закрытые кабины. В 1932 г. в Америке построили средний бомбардировщик Мартин В-10, который по скорости держался наравне с тогдашними истребителями-бипланами, а в 1934 г. появился наш СБ, за которым им было и не угнаться.
У нас в СССР еще в 1932 г. А. С. Яковлев спроектировал спортивный моноплан АИР-7, который на испытаниях показал скорость 325-332 км/ч. В следующем 1933 г. пассажирский самолет ХАИ-1, созданный И. Г. Неманом, также перешагнул 300-километровый рубеж (324 км/ч).