ТN-8 летал успешно, но госиспытания его не проводились и серийно он не строился. КБ Гроховского в 1936 г. проектировало специальную подвеску под И-5 для перевозки десантников – фанерные короба каплевидного сечения, подвешенные под нижним крылом биплана по всему его размаху.
В это время И-5 уже начал сходить со сцены, постепенно уступая место в строю И-15 и И-16. Но для него нашлась другая, не менее важная работа – он стал учебно-тренировочным истребителем. Первый И-5 был направлен в летную школу в июле 1932 г., в декабре 1933 г. их стало три, и сшс восемь машин получила авиабригада академии им. Жуковского. Но основная волна перевода И-5 в летные школы пошла с 1936 г., когда ими начали укомплектовывать сначала Борисоглебскую и Каминскую, а затем и другие школы, готовившие летчиков-истребителей. В школах И-5 сменили старые И-3 и И-4. И-5 стал ступенькой для перехода с чисто учебных машин на боевые И-15 и И-16. Например, в Борисоглебской школе в 1937 г. перед полетами на УТИ-4 (двухместном варианте И-16) курсанты, освоившие У-2, обязательно тренировались на И-5. Позже (с 1938 г.) появилась еще одна ступенька – после У-2 летали сначала на УТ-2, чтобы переход на истребитель, хотя и устаревший, не проходил так резко. В конце 30-х годов И-5 имелись во всех истребительных авиашколах – Ульяновской, Одесской, Оренбургской… В последней на этом самолете учили не только советских, но и монгольских летчиков, осваивавших И-15. Самолетами И-5 располагали не только летные, но и авиационно-технические школы. Например, Иркутская школа имела шесть таких машин. на которых тренировались будущие авиамеханики.
Несколько И-5, по-видимому, достались «Осоавиахиму». Они использовались как пилотажно- акробатические самолеты.
В 1937 г. устаревший И-5 начали снимать с вооружения строевых частей. Например, 37-я отдельная эскадрилья в Забайкалье получила вместо них И-15бис. Вывели и 21-ю эскадрилью из Монголии, ее переформировали в полк и вооружили И-16. В 1938 г. в строю остались только единичные И-5, использовавшиеся в основном для тренировки пилотов. Так, в 8-м истребительном авиаполку на 26 июня сохранился только один И-5.
Летом 1940 г. И-5 еще вовсю летали в разных авиашколах страны. Наиболее изношенные самолеты со снятым с крыльев полотном использовались для тренировки курсантов в рулении по аэродрому. Но к следующему году многие машины списали или законсервировали.
И началась война! Первая война для И-5: они не участвовали в боях на КВЖД (там действовали истребители Фоккер D.XI) – тогда И-5 существовал только в перспективных планах, не попали в Испанию, на Хасан и Халхин-Гол, поскольку уже устарели. Даже во время конфликта 1936 г. на монгольско-маньчжурской границе, в котором принимала участие и авиация, И-5 лишь вели боевое патрулирование. До 1941 г. им ни разу не пришлось вступить в бой с врагом.