В СССР в начале 50-х годов из-за угрозы нанесения массированного ядерного удара по стране, начали бурно разрабатывать класс истребителей-перехватчиков. Их разработками занимались не только «лайнерские» КБ, но и организации, создававшие авиационные материалы и ракеты, системы наведения и управления и радиолокационную технику.

Истребитель И-180 разрабатывался по схеме, близкой к модели истребителя И-16. Но, эта модель отличалась улучшенными летно-техническими характеристиками, большой мощностью и размерами.

Серийный выпуск самолета, начатый в 1934 году, по настоящему развернулся только на следующий год. Даже те И-16, которые были выпущены и засчитаны в производственный план 1934 года, продолжали доводиться и в 1935 году. Тогда же появилась возможность устанавливать на самолет двигатели М-25, являющиеся советской копией американского «Райт-Циклон» Ф-3.