Серийный И-14 по конструкции был близок к И-14бис, однако отличался от него открытой кабиной пилота, двигателем SR-1820-F3 (мощность 640/712 л.с.) и увеличенной по сравнению с «дублером- до 1550 мм колеей шасси. Вооружение состояло из двух синхронных пулеметов ШКАС в фюзеляже и двух ШКАСов в крыле. Предполагалось заказать 30 самолетов с вооружением из четырех пулеметов для проведения войсковых испытаний. В ЦАГИ в это время рассматривали еще три варианта вооружения: два синхронных ШКАСа, две АПК-11. а также комбинация из двух АПК-11 и двух ШКАСов.
В марте 1935 г. все эти варианты утвердило ГУАП в технических требованиях к серийному истребителю И-14. К тому времени ДРП начали выходить из фавора. Низкая скорострельность, малая начальная скорость снаряда и соответственно низкие точность и бронепробиваемость – все это характеризовало их не с лучшей стороны. Кроме того, конструктору Кур-чевскому никак не удавалось довести авиационные ДРП до приемлемого уровня надежности. Поэтому для первой серии И-14 избрали пулеметный вариант.
В производстве новый истребитель был технологически очень сложен. Например, клепка впотай тогда являлась новинкой. Кроме того, квалификация рабочих на новом иркутском заводе была значительно ниже, чем на ЗОК ЦАГИ. Первый комплект крыльев, сделанный в Иркутске, пришлось забраковать – не удалось выдержать теоретические обводы. Большие проблемы были и с первым фюзеляжем. В результате первый серийный И-14, собранный в конце 1934 г. военная приемка забраковала напрочь К освоению новой машины в серии пришлось подключить бригаду специалистов различного профиля, присланных из ЦАГИ. После соответствующих организационно- технологических мероприятий положение улучшилось. Например, соблюдения размеров и теоретических обводов удалось достичь только после отказа от деревянных стапелей и внедрения металлической оснастки.
18 февраля 1935 г. заводской летчик-испытатель И.И. Лагутин совершил первый полет на головном серийном И-14 № 125001. Первые машины иркутской постройки имели массу дефектов, поэтому только девятый серийный самолет № 125009 попал на Госиспытания, которые проходили в НИИ ВВС с июля по сентябрь 1936 г. (ведущий летчик – Т.Т. Алтынов). Оценка самолета оказалась неоднозначной. С одной стороны, было отмечено, что по летным данным он удовлетворяет требованиям УВВС, а с другой – недоведенность вооружения «делает его небоевым». По сравнению с И -16 с двигателем М-25 И-14 уступал в скорости на разных высотах на 10-20 км/ч, немного проигрывал в скороподъемности, но превосходил по потолку и взлетно-посадочным характеристикам (садиться на И-14 было нелегко, но на И-16 – еще труднее). Зафиксировали и некоторое преимущество в маневренности И-14 на горизонталях, а также лучшую устойчивость на виражах. Вообще летчикам-испытателям НИИ ВВС техника пилотирования И-14 показалась проще, чем предельно строгого И-16. Относительно вооружения претензии касались установки пулеметов ШКАС в крыле, имевшей производственные дефекты. Это было вполне устранимо. Кроме того, к моменту окончания Госиспытаний наметился переход к вооружению на базе новых скорострельных пушек. На этот раз в крыле И-14 собирались разместить пушки ШВАК калибром 20 мм (соответствующий приказ ГУАП появился 12 марта 1936 г.). Куда хуже обстояли дела со штопорными характеристиками И-14. Истребитель по-прежнему выходил из штопора с большим запаздыванием. В отчете по испытаниям резюмировалось: «…ввиду опасного характера штопора не может быть рекомендован для введения на снабжение ВВС РККА».
В августе 1936 г. И-14 № 125009 проходил специальные испытания на штопор. Проводил их в НИИ ВВС А.И. Никашин. По нормативам УВВС, разрешалось запаздывание не более двух витков, И-14 делал после одного витка законного штопора до пяти-десяти. Не удивительно, что военные констатировали: "До тех пор, пока штопор на самолетах И-14 является опасным, самолеты для эксплуатации в строевые части не давать». Специалисты ЦАГИ бросились спасать свое детище. Работы возглавил профессор А.И. Журавченко. Два серийных И-14, №№ 125009 и 125011, оснастили оперением увеличенной площади. Горизонтальное оперение увеличили на 31,5%, попутно несколько изменив форму стабилизатора. Площадь руля направления возросла на 10%. Установили также ограничитель на ручке управления, не позволявший сильно отклонять руль высоты из опасения получения чрезмерных перегрузок.