Несмотря на это, во второй половине 30-х годов ВВС Ленинградского военного округа переживали достаточно бурный рост. В 1933–1938 гг. в их составе были сформированы семь авиационных бригад (1-я и 3-я тяжёлые бомбардировочные 1*, 250-я лёгкобомбардировочная, 243-я лёгкоштурмовая, 147-я скоростная бомбардировочная, 111-я истребительная и 3-я авиадесантная. Помимо них в составе ВВС округа было несколько отдельных эскадрилий, авиационных отрядов и звеньев. На 1 февраля 1938 г. ВВС ЛВО насчитывали 705 экипажей. Правда, в плане новой матчасти округу похвастаться было особенно нечем. Основу ударной и разведывательной авиации в начале 1938 г. по-прежнему составляли стремительно устаревающие четырёхмоторные «линкоры» ТБ-й и поликарповские «универсалы» Р-5. Из современных бомбардировщиков округ располагал всего 97 СБ. Однако, такая ситуация в то время в целом была достаточно характерной для всей военной авиации СССР. На долю истребительной авиации приходилось лишь 18,5 % от авиапарка округа (примерно 130 машин), но здесь ситуация была гораздо лучше, поскольку основным типом самолета-истребителя становился И-16, к тому времени фактически вытеснивший своих предшественников и конкурентов, например, устаревшие истребители И-5 или такую «летающую экзотику», вроде пушечного ЙП-1, претендовавшего в свое время на роль главного конкурента «ишачка».
Первые И-16 в состав ВВС ЛВО поступили летом 1935 г., когда в июле 12-я истребительная эскадрилья 400-й истребительной авиабригады, летавшая на И-5, начала перевооружение на скоростные монопланы Поликарпова. В течение осени для перевооружения 11-й и 12-й эскадрилий 400-й ИАБр было получено 37 И-16 тип 4, однако освоение новой техники шло с трудом. До 30 октября 1935 г. в строй на И-16 удалось ввести только девять человек. Освоение «ишачков» продолжалось и в 1936 г., в течение которого в округ начали поступать И-16 тип 5, а общая численность самолётов этого типа только в 111-й авиабригаде (бывшая 400-я. — Прим. Авт.) выросла до 79 единиц. Всего же Ленинградский военный округ в 1936 г. получил 102 И- 16. Через год, по состоянию на 30 сентября 1937 г., 111-я ИАБр насчитывала 29 И-16 тип 4 и 55 И-16 тип 5. Немало «ишаков» находилось и в отдельных эскадрильях.
В конце марта — первой половине апреля в рамках начавшегося перехода ВВС РККА на полковую систему все истребительные эскадрильи были переформированы в полки четырехэскадрильного состава. В результате этого мероприятия ВВС ЛВО получили уже две истребительные авиабригады — 54-ю ЙАБр, переформированную из 111-й, и сформированную заново 59-ю. Начавшаяся реорганизация повлекла за собой не только организационные изменения, но и вызвала существенный качественный и количественный рост авиапарка ВВС округа. В течение лета 1938 г. на новую матчасть было переучено 443 летчика, ещё 560 пилотов введены в строй после училищ. В начале 1939 г. в некоторых полках даже возник некоторый «перебор» с летным составом. Например, в четырех эскадрильях 19-го ИАП вместо положенных по штату 60 лётчиков было 87.