Основные стойки шасси И-153 убирались с поворотом назад. Ниши колес, называемые куполами, имеют внутренний диаметр 730 мм. Колеса 700´150 мм, стандартные, с дисковыми тормозами, снабжены обтекателями-крышками убранного положения. Основные стойки крепятся в нижней части фюзеляжа при помощи карданного узла. Необходимую жесткость каждой стойки обеспечивают шарнирные подкосы, в выпущенном положении образующие жесткую трехгранную пирамиду. Уборка шасси осуществлялась сжатым воздухом, при помощи пневмоцилиндра, в убранном положении стойки прикрывались подвижным щитком. Применялись щитки клепаные из профилей, часть серийных машин имела щитки с усилениями из гофра. В случае отказа основной воздушной системы, для выпуска шасси имеется аварийный механический опускатель. Механизм представляет собой обычную лебедку. Приводится в действие рукояткой, расположенной на правом борту.
Костыль И-153 поворотный, сварен из свернутого стального листа и снабжен колесом диаметром 150 мм из цельной резины. Для управления костылем, последний эластично связан с рулем поворота пружинами. Амортизация костыля воздушно-масляная, для доступа к ней на левом борту под стабилизатором имелся небольшой люк.
Зимой самолет переставлялся на лыжи, которые при уборке поджимались к фюзеляжу, частично выступая в поток. Использовались лыжи самолета И-16, с переделкой кабана крепления и введением дополнительного звена — так называемой серьги, увеличивавшую стояночную высоту самолета до необходимого значения. Карданный механизм при уборке лыжного шасси не применялся, поэтому основной узел стойки фиксировался в зимнем положении. Купола для уборки колес прикрывались зимним щитком, подвижный щиток, закрывающий стойки в убранном положении, также ставился зимнего типа. Хвостовое колесико в зимний период заменялось на небольшую лыжу, в просторечии называемую «лыжонком». Поскольку при полетах с раскисшего грунта костыль зарывался и мешал рулению, многие пилоты предпочитали оставлять «лыжонок» и в летнее время.
Винтомоторная установка в основном варианте имела двигатель М-62 с винтом изменяемого шага (ВИШ) типа АВ-1 диаметром 2,8 м. Первые серии И-153 с двигателями М-25В и М-62 имели воздушные винты постоянного шага диаметром 2,8 м, снабженные обтекателем-коком. На машины с М-63 ставился ВИШ диаметром 2,7 и 2,8 м. Двигатель М-62, снабженный двухскоростным нагнетателем для повышения мощности на высоте, имел максимальный диаметр 1375 мм, полную длину 1100 мм, сухой вес 490 кг (вес М-25В — 435 кг, М-63 — 510 кг). Взлетная мощность М-62 — 1000 л.с. (М-25В — 775 л.с, М-63 -1100 л.с), номинальная мощность у земли 830 л.с, номинальная при включении первой скорости нагнетателя на высоте 1530 м — 850 л.с, номинальная при включении второй скорости нагнетателя на высоте 4200 м — 800 л.с.
Двигатель закрыт капотом типа NACA, в котором имелись 8 отверстий для выхлопных патрубков. 1-й и 9-й патрубки двигателя объединены — нумерация ведется с первого верхнего цилиндра по часовой стрелке со стороны пилота. Капот имеет диаметр 1425 мм, длину 885 мм (капоты машин разных серий были разной длины) и состоял из неподвижного лобового кольца и трех съемных крышек. Крышки ставились на замках, дополнительная фиксация осуществлялась лентой из нержавеющей стали, стягиваемой при помощи тендера. Лобовая часть капота имеет 9 отверстий для охлаждения общей площадью 2000 см2, для регулировки охлаждения двигателя отверстия перекрывались подвижной створкой.
Для улучшения обтекания пространство за двигателем прикрыто внутренним капотом, имеющим съемные крышки для доступа к задней части картера, маслобаку и моторным агрегатам. На машинах первых серий через внутренний капот проходил маслорадиатор с выходом на левом борту фюзеляжа. Для машин с М-62 маслорадиатор увеличили до 8 дюймов и перенесли его за поверхность внутреннего капота, так, что он частично врезался в заднюю кромку внешнего капота в районе 7-го цилиндра. И-153 с М-63 имели еще более увеличенный 9-дюймовый маслорадиатор, который перенесли в подкапотное пространство.
Бензиновый бак дюралевый, сварной, протектированный, отделен от двигателя противопожарной перегородкой, между баком и пилотом перегородки не было. Емкость стандартного бензобака 316 л (240 кг). В нижней части бензобака имелся сливной кран, для подхода к нему предусмотрен соответствующий лючок. В верхней части бака две горловины: для бензиномера и для заливки топлива. Для подхода к этим горловинам в развале «чайки» прорезано два люка (часть машин имела только один — для заправки).