И-180 в нескольких вариантах проектировался и строился (на замену И-16) как массовый истребитель для тех полутораста тысяч летчиков, которые должны были быть выпущены в ближайшие годы согласно выдвинутому лозунгу. По схеме он повторял И-16, но с несколько большими размерами и мощностью и значительно более высокими летно-тактическими качествами. Предполагалась также и более совершенная, передовая для 1938 г. конструкция Н.Н.Поликарпова - с широким применением прессованных профилей, литья и штамповки. Исходя из этих соображений и проектировался И-180 с двигателем М-88. Однако в уступку серийному заводу была принята привычная для него смешанная конструкция типа И-16, к 1938 г. уже во многом устаревшая. Следует выделить следующие варианты самолета И-180: И-180–1; И-180–2; И-180–3; И-180Ш.
Конструкция И-180–1 - по типу И-16, смешанная. Фюзеляж - деревянный монокок. Крыло с трубчатыми лонжеронами и нервюрами из дуралюминовых профилей, носок крыла дуралюминовый и к нему приклепана тесьма, за которой шла полотняная обшивка. Оперение дуралюминовое, обшивка рулей и элеронов - полотно. Шасси трехстоечное пирамидальное, уборка его пневматическая. Баки сварные из АМц, протектированные. ВИШ трехлопастный, диаметр капота двигателя М-88–1310 мм, длина его - 1260 мм. Вооружение - 4 пулемета ШКАС синхронных, бомб 40 кг, в перегрузку до 200 кг. Самолет строился в 1938 г. и был вывезен на Центральный аэродром. На первом же вылете 15 декабря 1938 г. он разбился. Погиб известный летчик-испытатель В.П.Чкалов. Причиной аварии была остановка двигателя. В этот день был мороз 24 градуса. При снижении самолета на малых оборотах переохлажденный двигатель заглох. В.П.Чкалову не хватило нескольких метров высоты, чтобы достичь аэродрома.

И-180–2 - измененный вариант предыдущего самолета, сперва устанавливался двигатель М-87А, затем М-87Б, конструкция несколько модернизирована, размах и площадь крыла немного увеличены, учтен опыт первого самолета. Вооружение прежнее. Первый полет совершил летчик Е.Г.Уляхин 19 апреля 1939 г., а уже 1 мая того же года летчик С.П.Супрун участвовал на самолете И-180–2 в воздушном параде над Москвой. При дальнейших испытаниях, которые проводил Т. П. Сузи, в 53 полете (с заданием - полет на потолок) 5 сентября 1939 г. самолет потерпел катастрофу и летчик погиб. По заключению аварийной комиссии причиной катастрофы явилось ослепление летчика горячим маслом вследствие разрушения подкапотного маслорадиатора. Самолет, как таковой, не был опорочен, и катастрофа не отразилась на выпуске третьего опытного экземпляра и внедрении самолета в серию.

И-180–3 - внешние формы самолета остались прежними, но двигатель был поставлен новый - М-88Р (с редуктором) в 1000 л. с., и соответственно изменилась форма его капота. От И-180–2 отличался конструкцией крыла. Полки лонжеронов (тавры) - из стали 30ХГСА, остальной материал крыла - дуралюмин. Нервюры - из угольников, клепка везде открытая. Полотно в обшивке рулей - по типу И-190. Шасси пирамидальное с пневматической уборкой. Вооружение: два пулемета ШКАС и два пулемета БС, собранных в одну батарею (впервые в мире) и стрелявших синхронно между верхними цилиндрами двигателя. Бомбовая нагрузка - 40 кг, в перегрузку - 200 кг. Первый полет был совершен 10 февраля 1940 г. Заводские испытания, проводимые летчиком-испытателем Е. Г. Уляхиным прошли в общем благополучно. Самолет развивал скорость до 575 км/ч.

Еще с августа 1939 г. было начато внедрение И-180 в серию. Правда на госиспытаниях самолет разбился, потому что летчик Прошаков, выполняя неправильно разворот, выбросился с парашютом и неуправляемая машина врезалась в землю. Постройка первой серии продолжалась. Было признано, что самолет в перегрузочном варианте может использоваться как штурмовик, а с подвесными баками - как истребитель сопровождения. Отмечалась лишь недостаточная местная прочность шасси с его механизмами.

И-180 серийный. Двигатель М-88Р, формы - как в И-180–3, но конструкция крыла снова была сделана по типу И-16 в уступку заводу. Силовая группа c вооружением была сделана отъемной на четырех точках. Серийная сборка была уже организована на потоке. Первые три самолета из серии в десять самолетов были выпущены в декабре 1939 г. и проходили серийные испытания. К 1 мая 1940 г. были выпущены все десять самолетов, а три из них были показаны на первомайском параде.

И-180Ш - серийный экземпляр И-180, но с изменением шасси, которое вместо пирамидального было сделано одностоечным, как и в других истребителях. Постройка не была завершена в связи с прекращением серийного выпуска..

Лётно-технические характеристики
Экипаж, чел	1
Размах крыла, м	10,00
Длина, м	6,88
Высота, м	2,45
Площадь крыла, м2	16,11
Масса пустого самолёта, кг	1815
Масса нормальная взлётная, кг	2675
Скорость максимальная (у земли), км/ч	470
Скорость максимальная (на высоте), км/ч	585
Практическая дальность, км	900
Максимальная скороподъёмность, м/мин	1000
Потолок практический, м	11050

Двигатели
Вариант	Тип	Модель	Кол-во	Мощность, л.с.
1	ПД	М-99Р	1	1100

Авиационное артиллерийское оружие
Вариант	Тип	Модель	Калибр, мм	Кол-во	Боекомплект
1	Пулемет	ШКАС	7,62	2
	Пулемёт	БС	12,7	2

Классификаторы
Вид применения	Истребитель
Тип двигателя	Поршневой
Тип фюзеляжа	Однофюзеляжный
Конструкция крыльев	Монолан
Тип оперения	Нормальное однокилевое
Тип ВПУ	Сухопутный колёсно-лыжный
Расположение двигателей	В фюзеляже

Дополнительная информация
Конструктор	Поликарпов Н.Н.
КБ	ОКБ Поликарпова
ИндексВС	И-180
Начало разработки	1938
Построен	1938
1-й полёт	15.12.1938
Испытатели	Чкалов В.П., Уляхин Е.Г., Супрун С.П., Сузи Т.П.
Начало гос. испытаний	август 1939
Принят на вооружение
Период	1936-1945
Базовое применение	Истребитель
Другое применение	Штурмовик, истребитель сопровождения
Выпуск	Малосерийный
Произведено	10