В соответствии с советско-китайскими соглашениями, в период с осени 1937 г. и вплоть до начала 1941 г. в Китай поступило 1250 самолетов советской постройки, которые сыграли решающую роль в отражении японской агрессии. Количество поставленных во второй половине 1940г. И-153 оценивается в районе сотни машин, обычно называются 75-93 экземпляров. Возможно эти самолеты стали одними из последних, переправленных по ту сторону Великой китайской стены. В разобранном виде И-153 грузились в предместье Алма-Аты на автомашины ЗИС-5 и перевозились до китайского города Хами. Дорога занимала месяц. В Хами самолеты собирали, после чего на них наносились опознавательные знаки китайских ВВС.

Передача И-153 китайским летчикам состоялась в Хами, в период с декабря 1940г до января 1941г. Известно, что 17 машин получила 3-я эскадрилья, 20 -4-я эскадрилья, 27 -5-я эскадрилья, 4 - 11 -я эскадрилья. После ознакомления и тренировок основная часть этих соединений перелетела в Ченду. Участие в боевых столкновениях принесло значительные потери и серьезные разочарования. Особо тяжелые впечатления оставил воздушный бой 14 марта 1941 г. В этот день 11 И-153 3-й эскадрильи и 20 И-153 5-й эскадрильи встретились с японскими истребителями «Зеро» в районе Ченду. Из боя не вернулись 21 «Чайка» и три И-15бис. Основной причиной неудачи считалось качественное превосходство японских истребителей. Очевидно имелись и другие причины, например недостаток подготовки китайских летчиков.

И-153 в китайских ВВС

В продолжении года боевого использования в Китае значительная часть И-153 была потеряна, в начале 1942г в строю их оставалось не более двух десятков. Базирующиеся в этот период в Куньмине 11 «Чаек» 1 7-го звена из состава 3-й эскадрильи в летний период перевели для несения вспомогательной службы на границу с Бирмой. О воздушных боях на И-153 с этого момента не сообщается.