В июне 1934 года начальник ВВС РККФ К.К. Арцеулов выдал задание на разработку корабельного катапультного самолета, которой занялось конструкторская бригада Г.М. Бериева. Итогом стала разработка первого советского корабельного гидросамолета КОР-1. Работы по новой машине продолжались до мая 1937 года, когда на испытаниях в Авиационном научно-исследовательском институте ВВС РККФ в Севастополе машина получила крайне отрицательную оценку по причине неприемлемо низких мореходных качеств – опрокидывалась уже при двухбалльных ветре и волнении.

В качестве временной меры была произведена модернизация самолетов O2U под мотор отечественного производства М-25. В то же время на вооружение Италии и Японии поступали новые гидроистребители, а проблема нехватки оборудованных авиабаз на Севере и Дальнем Востоке заставила унифицировать требования на корабельный самолет и гидроистребитель. В итоге начальник Центрального конструкторского бюро морского самолетостроения Н.Н. Поликарпов получил задание на разработку корабельного разведчика-истребителя на базе уже испытывавшегося прототипа тяжелого истребителя.

Поликарпову предстояло решить весьма сложную задачу, создав машину, соответствующую жестким тактико-техническим требованиям. Помимо обычных требований к современному истребителю, поплавковый вариант должен был иметь хорошую мореходность, чтобы садиться в открытом море. По условиям корабельного базирования, ширина самолета не могла превышать 12 м, длина – 10 м, высота – 4. Старт с катапульты требовал повышенного внимания к прочности планера и одновременно ограничивал взлетный вес.

Задание на проектирование КРИ Поликарпов получил в один из переломных моментов своей жизни. К тому времени у руководства авиапромышленности и армейской авиации возникла иллюзия бесперспективности моторов воздушного охлаждения – и, соответственно, принципиальной второсортности оснащенных ими самолетов морской авиации. Работы в этих направлениях не считались наркоматом авиационной промышленности приоритетными. Только прямая поддержка наркома флота Галлера и периодические обращения начальника центра тактической подготовки морской авиации Чкалова к высшему руководству страны позволили своевременно завершить постройку прототипа.

Окончательно точки над «и» расставила война с Финляндией, в которой успели принять участие сухопутные варианты машины, двухместный МТИ и одноместный И-21. Также И-21 успели повоевать на завершающем, каталонском, этапе гражданской войны в Испании, где показали себя вполне достойными противниками немецких Bf-109C.