Dopiero zarzucenie prac nad sterowcami pozwoliło skupić się na I-207, bo takie oznaczenie otrzymał samolot Nr 7211. Rozpoczęto budowę dwóch maszyn prototypów: Nr 1 (I-207/1) z silnikiem M-62 oraz Nr 2 (I-207/2) z silnikiem M-63. Poza silnikami, samoloty różniły się szczegółami technicznymi. Nr 1 posiadał indywidualne owiewki na każdą z głowic cylindrów silnika gwiazdowego i brak żaluzji silnika. Drugi prototyp miał silnik osłonięty żaluzjami oraz sam silnik osłonięty osłoną typu NACA, innej budowy owiewkę kabiny pilota, grubsze poszycie skrzydła oraz zmieniony układ paliwowy. 29 lipca 1939 roku I-207/1 po raz pierwszy wzbił się w powietrze, za jego sterami siedział Ł.M. Maksimow. Dalsze próby w locie trwały do końca lata, jednak próby znaczącego wzrostu prędkości nie powiodły się. Samolot w powietrzu zachowywał się poprawnie, jednak nie oferował większych osiągów niż produkowany już seryjnie I-153. Podobnie przedstawiała się sytuacja z drugim prototypem, pomimo zastosowania mocniejszego silnika, prowadzone od 17 września 1939 roku do 22 maja 1940 roku próby w locie nie przyniosły wzrostu prędkości samolotu. Większe nadzieje pokładano w trzecim budowanym prototypie Nr 3 (I-207/3), którego budowę ukończono w listopadzie 1939 roku.