В мае 1933 года совершил первый полёт цельнометаллический самолёт И-14 (АНТ-31). Это был моноплан с закрытой кабиной, небольшим крылом, площадью 16,8 м2 и, впервые на боевом самолёте, с убирающимся шасси. Обшивка фюзеляжа — гладкая, а крыла и оперения — гофрированная.

Испытания в воздухе показали, что лётно-технические данные истребителя заметно повысятся, если обшивка крыла и оперения тоже будет гладкой. Работавшая под общим руководством А. Н. Туполева конструкторская бригада П. О. Сухого на втором экземпляре самолёта, рассчитанным на более мощный серийный мотор (М-25 в 718 л.с.), использовала гладкий дюраль для обшивки всех поверхностей, несколько усилила и вооружение истребителя.

Этот вариант самолёта под маркой И-14 (АНТ-31-бис) и приняли для серийного производства. Он показал скорость у земли — 375 км/час, а на расчетной высоте — 449 км/час. Его потолок — 9430 м, время виража — 14 секунд. Взлётный вес — 1540 кг, вес пустого — 1170 кг.