В июле, с началом Брунетской операции, националисты перебросили под Мадрид группу бомбардировщиков Ju 52 из состава легиона «Кондор» для ведения ночных действий. Республиканцы в качестве ответной меры сформировали группу ночных истребителей из состава первой эскадрильи «чатос» под командованием Николая Кузнецова. В Испании это подразделение получило известность как «Ночной патруль», поначалу в него вошли пилоты, имевшие опыт ночных полетов — Анатолий Серов (спустя короткое время он возглавил группу «ночников»), Леонид Рыбкин, Михаил Якушин и Владимир Сорокин.
Первая ночная победа в испанской войне была одержана в ночь на 27 июля 1937 г. На охоту вылетела пара Серов и Якушин. В тот раз удача сопутствовала Михаилу Якушину, он не только поджег Ju 52, но и поразил практически весь экипаж — на парашюте спасся лишь один пилот вражеского бомбардировщика. Победу торжественно отметили, при этом премьер испанского правительства Хуан Негрин подарил каждому летчику золотые часы и по легковому автомобилю. Впрочем, Серов недолго ходил в должниках, буквально на следующую ночь он также уничтожил Ju 52.
Боевые действия ночной группы в дальнейшем продолжились. Осенью 1937 г. патруль действовал против итальянских бомбардировщиков, которые летали по ночам с о. Мальорка бомбить Барселону. В ночь на 25 октября 1937 г. Евгений Степанов, несколько раз безуспешно обстреляв трехмоторный SM.81 из 251-й эскадрильи, в горячке боя рубанул винтом своего самолета по хвосту «Савойи». Итальянец удара не выдержал и упал в 4-х км от Барселоны. Степанов благополучно привел свой И-15 на аэродром.
«Ночной патруль» продолжал летать вплоть до окончания боевых действий в Испании. В тот период ночные пилоты обзавелись своей эмблемой, представлявшей собой белый круг, в котором под маленьким лунным серпом парила летучая мышь. На заключительном этапе боев в Каталонии группой командовал испанец Хосе Фалько.
Поступление первых пятнадцати И-15 на Северный участок фронта состоялось в ночь с 1-го на 2-е ноября 1936 г. Эти самолеты вошли в группу Бориса Туржанского, которая вплоть до лета 1937 г. действовала в этом составе, не получая подкреплений, т.к. основные события развивались на Центральном участке фронта. В дальнейшем, с отбытием советских летчиков, на этих И-15 летали испанцы.
И-15 прогревает двигатель перед взлетом с распаханного поля
«Чато» из эскадрильи Лавалье (предположительно). 1937 г.
Слева — завершение работы над очередным И-15 на заводе в местечке Сабадель. Справа — летчик занимает место в кабине И-15
К началу лета 1937 г. обстановка на Северном фронте ухудшилась. Республиканским войскам, обороняющим Бильбао и Сантандер, не хватало оружия и боеприпасов, количество самолетов неуклонно уменьшалось. Националисты же наоборот, наращивали здесь свои силы.
Республиканское правительство неоднократно пыталось обеспечить северным «курносым» подкрепление, начиная с мая и по июль 1937 г., из Центральной зоны направили около 25 И-15. При этом перелет на север можно было осуществить только через вражескую территорию. Протяженность маршрута составляла почти 400 км.
Первая дополнительная поставка И-15 на север в составе 6 самолетов состоялась 21 мая. Три дня спустя испанская эскадрилья в составе 10 «чатос» вылетела на север. До цели добрались 8 машин — один пилот заблудился и совершил вынужденную посадку на вражеской территории, еще один самолет сбили «Фиаты». Прибывшие истребители позволили довести состав группы И-15 до 17-18 машин (из них часть находилась в ремонте). Впрочем, значительные потери привели к тому, что 5 июня на севере оставалось всего 7 И-15: 3 в боеспособном состоянии и 4 — в ремонте.
2 июля 1937 г. в Сантандер под лидированием СБ перелетели 10 И-15 и 9 И-16. Еще 4 И-15 поступили 19 августа. Таким образом, общее количество «чатос», отправленных на север, составило 45 экземпляров. Спасти положение эти малочисленные подкрепления уже не могли. В период боевых действий на севере никогда не насчитывалось более 15 боеспособных И-15. В октябре 1937 г. республиканская территория на севере Испании была потеряна. Последние 2 И-15 и 1 И-16, способные подняться в воздух, перелетели во Францию.
Националисты после захвата «Страны басков» заявляли, что на аэродромах им досталось до двух эскадрилий И-16 и до двух — И-15, находившихся в удовлетворительном техническом состоянии. Скорее всего, факты значительно преувеличены. Согласно другим данным, известно, что на аэродроме в Карено националисты захватили четыре «чато». Два из них были отремонтированы и под обозначением RW позднее использовались новыми хозяевами.
В Центральной зоне по состоянию на 8 июля 1937 г. насчитывалось 29 боеспособных И-15. Впрочем, активные боевые действия могли заметно уменьшить и это количество. Так как поставки из Советского Союза прекратились, надежда оставалась на поступления с испанских заводов. Это представлялось жизненно важным, ибо действовавшие против республиканской авиации ВВС националистов, немецкий легион «Кондор» и итальянский экспедиционный корпус «Региа Аэронаутика» значительно окрепли и получили более совершенные самолеты: Bf 109В, Не 111, SM.79, Фиат BR.20.
Первые пять И-15 испанской постройки завод SAF-3 в Реусе произвел в августе 1937 г. В сентябре было поставлено 9 самолетов, в октябре — от семи до десяти, в ноябре — 10, в декабре — 11. Всего до конца года авиазаводы в Реусе и Сабаделе выпустили более 40 новых аппаратов. Это позволило поддерживать число боеспособных «чатос» на Центральном фронте в пределах 30-40 машин.
В 1938 г. выпуск новых самолетов увеличился, и к концу июня в частях находилось 66 «чатос». Такое количество позволило сформировать в составе группы И-15 пятую эскадрилью. К началу воздушной битвы над рекой Эбро в конце июля в строю находились 85 «курносых».
За август в боях потеряли 7 «чатос», однако возросшее производство и ремонт поврежденных аппаратов позволили довести их общее количество до 115 экземпляров. Следуетуточнить, что на самом деле полноценных истребителей И-15 в лучшие времена насчитывалось не более 70-ти. Не хватало моторов, пулеметов и оборудования, значительная часть вновь выпущенных машин шла с заводов неукомплектованными. Так как аварийность была достаточно высокой, то с подломанных самолетов немедленно снимали все, что можно было использовать для поддержания боеспособности остальных самолетов.
В начале октября 1938 г. всего у республиканцев числилось 110 «чатос», из которых 42 боеспособных в составе трех эскадрилий находились на фронте у Эбро. Еще 30 были рассредоточены на различных участках республиканской территории. Остальные ожидали полной комплектации. По состоянию на 3 ноября насчитывалось 107 «чатос», из которых в строю — 58, в ремонте — 3, без двигателей — 46.
К середине ноября наземные войска националистов прорвали линию обороны республиканцев и оттеснили их за реку Эбро. В конце декабря началось наступление на Барселону, которое завершилось в начале февраля 1939 г. полной потерей республиканцами Каталонии. Часть И-15 при отступлении была сожжена личным составом, несколько самолетов перелетело во Францию. Националистам достались 18 исправных «чатос».
В Центральной зоне боевые действия продолжались до марта 1939 г. Из 70 имевшихся здесь И-15 лишь 20 находились в боеспособном состоянии. Уже в феврале воздушные бои практически прекратились из-за поражения наземных подразделений республиканцев.