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.
В середине марта 1939 г. отдельная группа в составе пяти И-15 перелетела в Алжир, еще две неполные эскадрильи, насчитывавшие 9 самолетов, сдались в Бараджасе. До конца марта националистам досталось еще 20 исправных И-15.
Общее количество «чатос», оказавшихся в качестве трофеев в руках победившей стороны, определяется примерно в 40-50 экземпляров. Самолеты получили опознавательные знаки в виде черных косых крестов и продолжили службу. В послевоенной Испании И-15 получили цифровой код «8» и порою их по-прежнему определяли как «Кертиссы». Из них сформировали Эскадру 32, которая базировалась в Валенсии на аэродроме Манисез и в районе Аликанте (база Ла-Рабаса). В испанской авиации И-15 использовались до 1950 г.
Среди всех типов советских самолетов, поставляемых в Испанию, И-15 являлся самым популярным. Главным его достоинством считалась возможность освоения летчиками в короткий срок, подкупала легкость пилотирования и необычайная маневренность. «Пятнадцатый» всегда был готов к взлету с любой площадки, в любое время дня и ночи, в бою выдерживал множество повреждений, мог доставить своего «седока» домой даже при отсутствии на двигателе нескольких цилиндров. Малая посадочная скорость позволяла самолету приземляться на площадках ограниченных размеров. Этим качеством нередко злоупотребляли, и аварийность на посадке была наиболее высокой.
В общей сложности СССР поставил в Испанию 131 экземпляр И-15. Самолеты оснащались двигателями Райт «Циклон» и М-25. Встречающиеся в ряде изданий упоминания об установке на И-15 моторов М-22 представляются автору в высшей степени сомнительными.