Первая поставка истребителей И-16 тип 6 (31 шт.) прибыла в Испанию двумя партиями: 21 мая 1937 года семнадцать самолетов, на борту грузового судна «Antonio Satrustegui» и 8 июля четырнадцать самолетов, на борту судна «СаЬо Santo Тот». После их прибытия в испанский порт Аликанте (Alicante) все И-16 были собраны в Арчена (Archena). Истребители И-16 тип 6 использовались, для оснащения формирующейся 4 Escuadrilla Moscas (4-я эскадрилья Моска), а также для пополнения потерь в других подразделениях, оснащенных И-16.

В конце августа 1937 года, в боях на Северном участке фронта было потеряно шесть И-16 тип 5 и И-16 тип 6, и только восемь оставались боеготовыми. В течение сентября еще семь истребителей было потеряно на Северном и два на Центральном фронте.

К началу октября, имелся пятьдесят один боеготовый И-16 в Центральном и Северном секторах. В этот же период было сформировано, еще две эскадрильи: 5 Escuadrilla Moscas и 6 Escuadrilla Moscas. В октябре 1937 года, еще три «Моска» были сбиты в Северном секторе, и один был потерян на Центральном фронте. Кроме того, четыре истребителя были захвачены националистами, а один пилот И-16 перелетел во Францию. К декабрю 1937 года, в Fuerza Aereas Republicanas осталось только сорок восемь боеготовых «Моска» всех типов, в результате 6 Escuadrilla Moscas была расформирована.

Когда в Испанию в достаточном количестве прибыли более современные И-16 тип 10, то большинство оставшихся И-16 тип 6, были переданы в «Школу скоростных истребителей» – учебную базу в Эль Кармоли (El Carmoli) под Картахеной (Cartagena).