Несмотря на это, во второй половине 30-х годов ВВС Ленинградского военного округа переживали достаточно бурный рост. В 1933–1938 гг. в их составе были сформированы семь авиационных бригад (1-я и 3-я тяжёлые бомбардировочные 1*, 250-я лёгкобомбардировочная, 243-я лёгкоштурмовая, 147-я скоростная бомбардировочная, 111-я истребительная и 3-я авиадесантная. Помимо них в составе ВВС округа было несколько отдельных эскадрилий, авиационных отрядов и звеньев. На 1 февраля 1938 г. ВВС ЛВО насчитывали 705 экипажей. Правда, в плане новой матчасти округу похвастаться было особенно нечем. Основу ударной и разведывательной авиации в начале 1938 г. по-прежнему составляли стремительно устаревающие четырёхмоторные «линкоры» ТБ-й и поликарповские «универсалы» Р-5. Из современных бомбардировщиков округ располагал всего 97 СБ. Однако, такая ситуация в то время в целом была достаточно характерной для всей военной авиации СССР. На долю истребительной авиации приходилось лишь 18,5 % от авиапарка округа (примерно 130 машин), но здесь ситуация была гораздо лучше, поскольку основным типом самолета-истребителя становился И-16, к тому времени фактически вытеснивший своих предшественников и конкурентов, например, устаревшие истребители И-5 или такую «летающую экзотику», вроде пушечного ЙП-1, претендовавшего в свое время на роль главного конкурента «ишачка».
Первые И-16 в состав ВВС ЛВО поступили летом 1935 г., когда в июле 12-я истребительная эскадрилья 400-й истребительной авиабригады, летавшая на И-5, начала перевооружение на скоростные монопланы Поликарпова. В течение осени для перевооружения 11-й и 12-й эскадрилий 400-й ИАБр было получено 37 И-16 тип 4, однако освоение новой техники шло с трудом. До 30 октября 1935 г. в строй на И-16 удалось ввести только девять человек. Освоение «ишачков» продолжалось и в 1936 г., в течение которого в округ начали поступать И-16 тип 5, а общая численность самолётов этого типа только в 111-й авиабригаде (бывшая 400-я. — Прим. Авт.) выросла до 79 единиц. Всего же Ленинградский военный округ в 1936 г. получил 102 И- 16. Через год, по состоянию на 30 сентября 1937 г., 111-я ИАБр насчитывала 29 И-16 тип 4 и 55 И-16 тип 5. Немало «ишаков» находилось и в отдельных эскадрильях.
В конце марта — первой половине апреля в рамках начавшегося перехода ВВС РККА на полковую систему все истребительные эскадрильи были переформированы в полки четырехэскадрильного состава. В результате этого мероприятия ВВС ЛВО получили уже две истребительные авиабригады — 54-ю ЙАБр, переформированную из 111-й, и сформированную заново 59-ю. Начавшаяся реорганизация повлекла за собой не только организационные изменения, но и вызвала существенный качественный и количественный рост авиапарка ВВС округа. В течение лета 1938 г. на новую матчасть было переучено 443 летчика, ещё 560 пилотов введены в строй после училищ. В начале 1939 г. в некоторых полках даже возник некоторый «перебор» с летным составом. Например, в четырех эскадрильях 19-го ИАП вместо положенных по штату 60 лётчиков было 87.
Что касается количества самолетов в составе ВВС ЛВО, то в результате реорганизации оно выросло вдвое. До конца учебного года были сформированы 18 авиаполков, в том числе семь истребительных, из которых пять были переформированы из эскадрилий, а два сформированы заново. Однако полностью закончить процесс формирования успели только три истребительных полка.
Всё это время И-16 оставался основным типом самолетов, поступавших на вооружение истребительных авиаполков. На первых порах боевые самолеты нередко соседствовали с учебными. Например, в 26-м ЙАП, сформированном 24 марта 1938 г., первые три эскадрильи получили на вооружение И- 16, а четвертая до сентября-октября 1938 г. летала на У-2 и УТ-1.
На 1 июля 1938 г. Ленинградский военный округ располагал 248 истребителями И-16 с моторами М-25, занимая по этому показателю четвертое место среди ВВС военных округов. К 1 ноября 1938 г. количество истребителей всех типов в ВВС округа выросло до 465, а спустя год их было уже 808. Однако, поступление на вооружение ВВС ЛВО новых типов самолетов-истребителей, И-15бис, а позже, в октябре — ноябре 1939 г., и И-153, заставило «ишачков» несколько потесниться. По всей видимости, эти мероприятия проводились в рамках, получившей широкое распространение теории о взаимодействии маневренных и скоростных истребителей. Так, в мае 1939 г. 1-я эскадрилья 26-го ИАП была перевооружена с И-16 на И-15бис, тогда же с И- 16 на «бисы» пересела 3-я эскадрилья 49-го ИАП. «Ишаки» при этом из округа никуда не исчезали и шли на доукомплектование других частей и подразделений.
К началу войны во всех истребительных полках ВВС ЛВО, наряду со «скоростными» эскадрильями на И-16 было от одной до трех «маневренных» эскадрилий на Й-15бис, которые осенью 1939 г., фактически в авральном порядке, начали перевооружать на И-153. Лишь 54-я авиабригада, предназначенная для ПВО Ленинграда, в основной своей массе была вооружена И-16, что было обусловлено профилем её деятельности. Но и в ней по одной эскадрилье в каждом полку имели на вооружении маневренные бипланы.
