Практически одновременно с испытаниями и доводками опытных образцов шло внедрение И-14 в серийное производство. Вопрос о серии встал еще в 1932 г., когда АНТ-31 только проектировался. В апреле того года УВВС обратилось к промышленности с просьбой включить в план 1933 г. производство 600 И-14 с моторами М-38 или М-22. 19 мая ГУАП ответило, что может согласиться на 100, но уже 2 июля отказалось от выполнения этого заказа, ссылаясь на недоведенность самолета. Действительно, тогда еще не существовало и опытного образца.
В следующем году за это дело уже взялись серьезнее. Для И-14 стали искать серийный завод. Сперва, в ноябре, машину хотели внедрить на заводе №21 в Нижнем Новгороде. Даже заключили договор на производство первой партии в 50 самолетов. Несколько позже в план на 1934 г. заложили 30 машин. Но на заводе №21 строился И-5, в то время основной истребитель ВВС РККА, его производство расширялось и на выпуск цельнометаллического И-14, имевшего совершенно другую конструкцию, уже мощностей не оставалось.
Поэтому, подстраховываясь, 14 ноября 1933 г. подписали еще один договор с еще строившимся в Иркутске заводом №125 на производство установочной партии в пять самолетов. В июле 1934 г. стало ясно, это предприятие станет единственным поставщиком И-14. На строительство бросили несколько сот заключенных, но в мае 1934 г., когда начали делать первые И-14, корпуса завода оставались еще недостроенными. Лишь в августе предприятие официально объявили действующим.
Серийный И-14 по конструкции был близок к опытному И- Ибис, однако отличался от него открытой кабиной пилота, двигателем SR-1820-F3 (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 в крыле. Такое вооружение успешно опробовали на опытном И-14 в феврале 1935 г. Стрельбу в воздухе проводил летчик-испытатель НИИ ВВС П.М.Стефановский. Предполагалось заказать 30 самолетов с четырьмя пулеметами для проведения войсковых испытаний.
В ЦАГИ в это время рассматривали еще три варианта вооружения: два синхронных ШКАСа, две пушки АПК-11 и комбинация из двух АПК-11 и двух ШКАСов. Последний вариант давал взлетный вес 1679 кг, опять уменьшая запасы прочности. Все эти варианты, как альтернативные, были включены в технические требования к серийному истребителю, утвержденные ГУАП в марте 1935 г.
Но динамореактивные пушки, как тип авиационного вооружения, уже выходили из фавора. Низкая скорострельность, малая начальная скорость снаряда характеризовали их не лучшим образом. Да и довести их по-настоящему никак не удавалось. Поэтому для первой серии избрали пулеметный вариант.
В производстве новый истребитель был технологически очень сложен. Например, клепка впотай тогда еще являлась новинкой. Кроме того, квалификация рабочих на серийном заводе, который только-только вошел в строй, была значительно ниже, чем на ЗОК ЦАГИ. Первый комплект крыльев, произведенный в Иркутске, пришлось забраковать – не удалось выдержать теоретические обводы. Большие проблемы были и с первым фюзеляжем.
В результате первый И-14, собранный в Иркутске в конце 1934 г., военная приемка забраковала напрочь. К освоению новой машины пришлось подключить бригаду специалистов различного профиля, присланных из ЦАГИ. 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.Лагугин совершил первый полет на головном серийном И-14, №125001. Ранние машины имели массу дефектов, поэтому на государственные испытания попал более чем через год только девятый серийный самолет, №125009. Испытывал его в НИИ ВВС в июле-сентябре 1936 г. летчик Т.Т.Алтынов.
Оценка самолета после госиспытаний была двоякой: «Самолет И-14РЦ по своим летным данным… удовлетворяет требованиям УВВС РККА, а недоведенность вооружения делает его небоевым». Действительно, по сравнению с И-16 с двигателем М-25, И-14 уступал в скорости на разных высотах 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 самолета Сухого в маневренности на горизонталях и лучшую устойчивость на виражах. Вообще техника пилотирования показалась проще, чем у предельно строгого И-16.
Относительно вооружения претензии касались установки пулеметов ШКАС в крыле, имевшем производственные дефекты. Это как раз было вполне устранимо. Кроме того, опять намечался переход к пушечному вооружению. На этот раз в крыле И-14 собирались разместить -классические» автоматические пушки ШВАК калибра 20 мм. Соответствующий приказ ГУАП появился 12 марта 1936 г.