Попутно совершенствовались и другие системы самолета. В 1937 году началась также установка на серийных машинах кинофотопулеметов, которые фиксировали попадание в цель пулеметных очередей и снарядов. Непосредственный монтаж этого оборудования производился в войсковых частях. При этом кинофотопулемет ПАУ-22 крепился у каждой пулеметной точки. Управление производилось кнопкой, помещенной на затыльнике лафета у рычага спуска. При нажатии на спусковую гашетку рычаг спуска нажимал и на кнопку и включал механизм съемки ПАУ-22. Питался аппарат от бортовой сети.
Однако в дальнейшем ввиду борьбы за облегчение веса эти работы были прекращены, и фиксирование попаданий велось только на учебных стрельбах (в 1938 году установка кинофотопулеметов на И-16 возобновилась, но затем опять была прекращена).
Продолжались работы и по установке на И-16 различных типов радиостанций. В сентябре 1937 года летчиками Базановым и Кожевниковым были проведены комплексные испытания рации с антенной ОКБ-2. Истребители выполняли полеты на различные расстояния и на разных высотах с целью установления устойчивой радиосвязи с землей и другим самолетом. Далее приведены данные из дневника испытаний.
В общем, оборудовать И-16 работоспособными радиостанциями так и не удалось.
Попутно с усилением вооружения КБ Поликарпова и авиазавод № 21 продолжали работы по облегчению веса самолета с целью увеличения максимальной скорости и улучшения маневренности. С серийного истребителя в экспериментальном порядке было снято радиооборудование, динамо-машина, несколько приборов, был неподвижно установлен фонарь кабины, облегченные бронеспинки, колеса из электрона и др. В результате вес машины был снижен на 200 кг. На заводском аэродроме летчик-испытатель Вишенков облетал облегченные И-16 № 5210660 и 5210661. Истребители показали хорошие летные данные: увеличилась скороподъемность, уменьшилась скорость планирования. По словам самого летчика,
Летом 1937 года авиазавод № 21 получил ответственное задание – построить и испытать облегченный вариант И-16 с мотором М-62И, специально предназначенный для установления мирового женского рекорда скорости. Работа была поручена КБ и опытному цеху № 210. Была пересмотрена прочность самолета под новые скоростные характеристики, сделан новый козырек, рули направления и поворота, а также хвостовой кок. Кроме того, удлинили болты крепления кольца капота и других деталей, установили новый воздушно-масляный карбюратор, крылья усилили промежуточными нервюрами и т. д. Мощность двигателя за счет использования специальной смеси из малгобекского бензина[Малгобекский сорт бензина в СССР 30-х годов ХХ века считался наиболее качественным. А добавление этиловой жидкости позволяло добиться октанового числа 98–100. Выпускался в малых количествах.] с этиловой жидкостью была доведена до 1200 л. с.[ГУ ЦАНО. Ф. 2066. Оп. 3. Д. 10. Л. 121.]