В ответ на жалобы пилотов, конструкторское бюро Поликарпова, возвратилось к открытой кабине и заменило сдвижной фонарь цельным передним козырьком, который обеспечивал пилоту гораздо лучший обзор. Прицел ОП-1 был сохранен. Другим отличием новой модификации от И-16 тин 5 стал усовершенствованный двигатель М- 25А, мощностью 730 л.с.
В ходе производства, на И-16 тип 6 было введено еще множество более мелких изменений. Так прицел ОП-1 был заменен более совершенным прицелом ПАК-1 (прицел авиационный коллиматорный), который являлся копией французского прицела фирмы Clair.
И-16 тип 6 оборудованные прицелом ПАК-1, легко можно было идентифицировать по отсутствию трубы прицела ОП-1, высовывающейся через ветровое стекло, так как меньший но размерам ПАК-1 размешался позади стеклянного козырька кабины. ПАК-1 стал основным типом авиационного прицела, который использовался на всех вариантах И-16, начиная с тип 6.
И-16 тип 6 последних выпусков имели триммеры на элеронах, и большинство машин ранних выпусков были позже модифицированы подобным образом прямо в войсках.
И-16 тип 6 также могли оборудоваться фотопулеметом, он устанавливался на гаргроте фюзеляжа, позади кабины пилота. Так как фотопулеметом оборудовались и многие более ранние варианты И-16, то наличие фотопулемета не является характерной чертой именно типа 6.
Для полетов в зимний период И-16 тип 6 мог быть оборудован лыжным шасси. Как и на более ранних вариантах, при установке лыж. стойки шасси закреплялись в выпущенном положении и уже не убирались в полете.
Вооружение И-16 тип 6 было таким же, как и на более ранней модификации – тип 5: два пулемета ШКАС (калибра 7,62 мм). Прежде, чем штурмовики Ил-2 начали поступать в войска в достаточных количествах, истребители И-16 тип 6 использовались в качестве самолета поддержки наземных войск. На многих таких самолетах снимался кок винта, однако, это не являлось стандартной модификацией. Для штурмовых атак иод крылом И-16 тип 6 могли устанавливаться четыре или шесть направляющих РО-82, служащих для запуска реактивных снарядов РС-82. Реактивный снаряд РС-82 имел боеголовку весом 0,585 кг и дальность полета 5200 метров.
И-16 тип 6 покидал заводы, окрашенный в оливково-зеленый (верхние поверхности) и светло-голубой (нижние поверхности) цвет. Красные звезды имели тонкую черную обводку и наносились на задней части фюзеляжа и крыльях (верхней и нижней поверхностях). В большинстве случаев единственная цифра тактического номера, наносилась на хвосте.