И-153ТК с М-25В развивал максимальную скорость 455 км/ч на высоте 8750 м, а И-153ТК с М-62 разгонялся до 482 км/ч на высоте 10300 м. Согласно заводским отчетам, в 1940 г. построили еще 20 «Чаек» с М-62ТК и одну с М-63ТК. Самолеты предполагалось использовать в частях ПВО, однако подтверждения этому автор не обнаружил.
Опыты с герметическими кабинами, начатые на И-15 и И-15бис, последовательно продолжились на И-153. В конце июля 1939 г. КБ Поликарпова получило задание на оснащение одной серийной «Чайки» герметической кабиной и турбокомпрессорами. Непосредственно этой работой занимался коллектив конструктора А. Щербакова, который размещался на производственной площадке подмосковного авиазавода № 289. Практически без изменения конструкции самолета в него вмонтировали гермокабину, позволявшую летчикам выполнять полеты на высотах более 4-х км без кислородного оборудования и специального теплого комбинезона, стеснявшего движения. Турбокомпрессоры установлены не были. Конструктивно гермокабина была выполнена как сварной металлический «кокон» (сталь С20), близкий по размерам фигуре сидящего летчика. Ее фонарь состоял из козырька и откидной части. Непосредственно перед козырьком установили прицел ПАН-22 в специальном кожухе. Чтобы улучшить обзор назад, гаргрот выполнили с большим остеклением. Для обеспечения необходимых жизненных условий в кабине воздух из нее проходил через специальные регенерирующие патроны, поглощавшие углекислый газ, и очищенным возвращался обратно. Недостаток кислорода пополнялся за счет подачи его из 4-литрового баллона. Поддерживаемое внутри постоянное избыточное давление составляло 0,2 атмосферы, температура – около +10"С.
В июле 1940 г. переоборудованная «Чайка» (зав. № 6034) была представлена для прохождения Госиспытаний. Полеты И-153ГК проходили с 20 по 30 июля 1940 г. Летчики, в числе которых был уже известный тогда Степан Супрун, отметили, что летные качества И-153 практически не изменились. Устойчивость машины, несмотря на смещение центровки назад более чем на 2%САХ, осталась прежней. Из-за прицела ПАН-22 обзор вперед ухудшился, зато назад стал лучше, тем более что вертеться в легком комбинезоне было несравнимо легче, чем в толстом зимнем обмундировании. Всего летчики выполнили 11 полетов, 9 из них на предельную высоту – более 10 км. Проведенные учебные бои с И-16 и стандартными И-153 стали скорее данью традиционным видам испытаний, ибо выявить какие- либо особенности, кроме уже упомянутого незначительного ухудшения обзора, за столь короткий срок было практически невозможно. Зато все пилоты отмечали малый шум в кабине и отсутствие усталости после пребывания на большой высоте. Например, Супрун, слетавший 30 июля на высоту 10 км, был приятно удивлен, что ему не требуется обычный отдых после высотного полета, и уже через 20 минут вылетел на немецком Не 100, проходившем испытания в НИИ ВВС.
