С этого момента начались гонки со временем. Конструкторское бюро получило всего полгода на то, чтобы показать новый истребитель на аэродроме. Работы над машиной велись в напряженном темпе. Технические требования к истребителю были сформулированы командованием ВВС. Планы были очень перспективные. Планировалось создать два прототипа, оба оснащенных мотором М-106, причем один из них с наддувом. Самолет без наддува должен был развивать скорость до 620 км/ч на высоте 6000 м, радиус действия на скорости 0,9 от максимальной 600 км, максимальный радиус действия до 1000 км. Потолок 11000-12000 м, время подъема до 10000 м — 9-11 минут. Хотя в разговоре Сталина с Яковлевым упоминалось о том, что самолет следует вооружить пушкой, в техзадании фигурировали один 12,7-мм пулемет БС и два 7,62-мм пулемета ШКАС. Второй прототип, высотный с наддувом, имел те же характеристики, но развивал скорость 650 км/ч на высотах 8000-10000 метров.
Руководителями обоих проектов были инженеры К.В. Синелыциков и К. А. Вигант. К октябрю 1939 года проектные работы были в целом завершены, после чего сам главный конструктор на месяц отправился в Германию. Тем временем на заводе № 115 в Москве начали собирать прототип И-26-1. Конструктивно самолет заметно отличался от технических требований, предъявляемых к нему. Двигатель М-106 еще не был готов, поэтому его заменили на менее мощный М-105П. Как и планировалось, самолет вооружили пушкой ШВАК. Пушка имела необычную конструкцию, пожалуй, даже слишком необычную, чтобы быть удачной. По своему устройству пушка походила на 12,7-мм пулемет. Более того, для пушки использовались стандартные 12,7-мм гильзы с надкалиберными 20-мм снарядами. Несмотря на более тяжелый снаряд, пороховой заряд в гильзе был стандартный. Сам снаряд имел форму, в которой интересы баллистики приносились в жертву работе автоматики.
Новый самолет собрали в самые сжатые сроки, уже к 27 декабря 1939 машина была готова, а через три дня ее доставили на Центральный аэродром в Москве. Недостатки, вызванные спешкой, начали обнаруживаться еще до облета машины. Статические испытания показали, что кромка крыла выдерживает лишь 40 % от планированной нагрузки, поэтому крыло пришлось спешно усиливать прямо на аэродроме.
Исторический для самолета день наступил 13 января 1940 года. Тогда, после нескольких дней рулежек и подлетов летчик-испытатель Ю.И. Пионтковский выполнил первый полет. Длился он около двадцати минут, после чего из-за стремительного роста температуры масла пришлось приземлиться. Этот и последующий полеты показали, что, во-первых, самолет очень неплохо летает, и, во-вторых, машина нуждается в серьезной доводке. В ходе испытательных полетов Пионтковскому пришлось пятнадцать раз вынужденно садиться, всякий раз спасая прототип от аварии. 27 апреля во время сорок третьего полета счастье изменило пилоту. Самолет рухнул на землю, погребя под своими обломками пилота. Комиссия, расследовавшая причины аварии, не нашла однозначного объяснения происшедшего. Наиболее правдоподобной причиной аварии посчитали выход стоек главного шасси из замков. Вышедшие шасси выломало набегавшим потоком воздуха, что оставило в крыльях огромные прорехи. Пилоту не удалось справиться с поврежденной машиной, и самолет разбился. Однако, повторимся, это было лишь предположение.