Неделя относительного затишья завершилась 4сентября, когда «моски» серьезно повредили один из Фиатов CR.32 сержанта Франческе Паничи из XXIII группы «Asso de Bastoni». Паничи совершил вынужденную посадку в Мекуинензе и попал в плен. Следующий день для летчиков 3-й эскадрильи выдался неудачным. «Моски» выполнили три боевых вылетов, не сбили ни одного самолета противника, зато два И-16 было разбито при посадках. Несколько успешнее действовали пилоты 5-й эскадрильи, сумевшие, не взирая на противодействие Фиатов, сбить один бомбардировщик Не-111Е. Двумя днями позже «моски» сбили Bf. 109D. летчик мессершмитта лейтенант Мартин Лютц погиб.
9 сентября на встречных курсах столкнулась группа И-16, сопровождавших И-15 и СБ. и эскадрилья мессершмиттов, эскортировавших фоторазведчик Do-17F. Атакой снизу «моски» сбили один истребитель противника. В бою принимал участие самый старый на тот момент И-16 республиканских ВВС: на самолете с бортовым кодом «СМ-010» летал Хозе Луис Лопес де Санта-Мария из 4-й эскадрильи. Помимо мессершмитта в бою был сбит и И-16 с бортовым кодом «СМ-242», Хозе Гарсия Саез погиб. В течение нескольких последующих дней «моски» сопровождали группы И-15 и СБ-2. не встречая противника в воздухе.
19 сентября Лопес де Санта-Мария сменил свой раритетный «СМ-010» на более новый И-16 с бортовым кодом «СМ-175». Полетать ему но новой машине удалось всего сутки — уже на следующий день в полете над аэродромом Вендрелл у истребителя отказал двигатель. Летчик отделался серьезными ранениями. В тот же день сел на вынужденную после полной выработки топлива Рамон Гандия Муньос, его И-16 пришлось списать.
Первые И-16, оснащенные «родными» двигателями Райт «Циклон» R-1820-F54 и кислородными масками 4-я эскадрилья получила 21 сентября. Считалось, что эти самолеты смогут составить достойную конкуренцию мессершмиттам на больших высотах. 22-го числа «моски» совершили несколько боевых вылетов. В первом вылете И-16 из 2-й и 3-й эскадрилий над Ганедеса-Корберой вступили в бой с бомбардировщиками Не-111E, которые сопровождали истребители Фиат CR.32. По непроверенным данным был сбит один Фиат. На посадке выкатился за пределы полосы и встал на нос истребитель Луиса Сервента. Во втором вылете истребители 3-й, 4-, 6-й и 7-й эскадрилий сопровождали бомбардировщики СБ-2. Над Вента-де-Кампосинес «моски» вступили в бой с Фиатами и мессершмиттами. В ходе боя И-16 Луиса Мпаргалифа из 3-й эскадрильи столкнулся с горой, а франкисты потеряли CR.32 с бортовым номером «3-122» из группы 5-Е-З, летчик Педро Мартино де Ируйо погиб. До 1 октября авиация из-за плохой погоды практически не летала. 1 октября в коротком бою получил повреждения CR.32 сержанта Идо Гона из группы «Asso de Bastoni». Гона посадил свой Фиат в расположении республиканцев и попал в плен. На следующий день 3-я и 4-я эскадрильи сменили место базирования, перелетев на аэродром Балле. В тот же день с Валлса «моски» летали на сопровождение И-15 в сектор Карбера. В воздухе группу самолетов республиканцев перехватили Фиаты. Был сбит И-16 Луиса Сирвента, сам Сирвент получил ранения. Алваро Питарч Эскориэла с трудом привел поврежденный И-16 в Риус, самолет был полностью разбит на посадке. Победы в том воздушном бою одержали Аристид Гарсия и бельгийский доброволец Родольф Хенрикурт. По иронии судьбы последний нашел свою смерть, воюя в составе RAF со своими бывшими камрадами по легиону «Кондор». Франкисты потеряли в бою Фиат с бортовым номером «3-140», летчик Антонио Оливера Фернандес погиб. На следующий день был сбит И-16 Хозе Гутиерреса Чикланы из 7-й эскадрильи, летчик выпрыгнул с парашютом и остался в живых.
Ожесточенные воздушные бои разгорелись на следующий день, когда Франциско Мероньо из 6-й эскадрильи сбил самолет Хулио Сальвадора. Сальвадор выпрыгнул с парашютом, но приземлился прямо в руки республиканцев. В том же бою заклинил из-за прямого попадания двигатель на истребителе Гарсия Морато. Морато спланировал в расположение франкистов. Морато был уверен, что его самолет поразил кто-то из пилотов И-16, однако из мотора вытащили пулю калибра 12,7 мм — он едва не стал жертвой кого-то из своих коллег, летавших на CR.32.
4 октября лейтенант Сабино Кортиза сбил Bf. 109 (бортовой номер «6-67») Отто Бертрама, за товарища отплатил Вернер Мёльдерс, сбивший над Аско «моску» сержанта Хозе Тебара Виллара. В последующие несколько дней воздушных боев не отмечалось, однако республиканцы один И-16 потеряли: Никомидес Кальво Агуляр столкнулся на посадке с…ослом! 13 октября летчики 4-й эскадрильи летали на сопровождение бомбардировщиков СБ-2 в налете на Гандесу. На маршруте самолеты республиканцев атаковал мессершмитты. сбившие одну «моску». В последующие несколько дней пилоты 4-й эскадрильи записали на свой счет четыре CR.32, ни одна из этих побед не подтверждается данными франкистов. Затем плохая погода приковала авиацию к земле на 12 дней.
Большая группа самолетов сформировала боевой порядок над Барселоной 28 октября. Авиации предстояло поддержать действия интербригад. В налете принимали участие и истребители И-16. 30-го октября «моски» из 3-й, 4-й и 6-й эскадрилий взлетели на перехват группы бомбардировщиков, которые сопровождали истребители Фиат. Согласно данным республиканцев в воздушном бою было сбито три CR.32, однако подтверждается лишь потеря одного Фиата Клаудио Соларо из XVI группы «La Cucaracha». Соларо выпрыгнул с парашютом и попал в плен. В тот же день повреждения получил И-16 Таразоны, летчик виртуозно посадил самолет с остановившимся двигателем на аэродром, истребитель при посадке не пострадал.
31 октября в воздух поднялись И-16 из всех эскадрилий. Самолеты сопровождали ударные И-15, которые пулеметным огнем штурмовали войска противника, атаковавшие позиции республиканцев в районе Сиерра-де-Кабаллс. Над Сиерра-де-Кабаллс разгорелся ожесточенный воздушный бой — И-16 отвлеклись от выполнения основной задачи и набросились на бомбардировщики Не-111E и SM.79. которые также подтянулись в этот район. Самолеты франкистов сопровождали истребители Фиат CR.32. Пилоты И-16 уничтожили один Не-111E ценой потери одной «моски» (франкисты заявили о четырех сбитых И-16) — был сбит И-16 лейтенанта Франсиско Паредеса Мартинеса. Мартинес был ранен, получил ожоги, но, тем не менее, сумел покинуть горящий истребитель и благополучно приземлился на парашюте.
3 ноября летчики 30-й эскадрильи внезапной атакой сбили мессершмитт, который упал прямо в акваторию порта Лос-Альфагуэс. Вечером «моски» перехватили разведчик Do-17F, сбить не смогли, но дырок понаделали. На следующий день летчикам опять напомнили о необходимости бить бомбардировщики, а не драться с истребителями противника. Впрочем, у пилотов И-16 чаще всего просто не имелось выбора — истребители противника навязывали бой сами. Прикрывая И-15. «моски» подловили Bf.109 над Лас-Розас. Со своей стороны республиканцы потеряли И-16 лейтенанта Сабино Кортизо. Кортизо добрался до земли на парашюте. На следующий день бомбардировщики Не-1 IE нанесла неожиданный удар по аэродромам базирования И-16 — Реусу, Валлсу и Вендреллу. В результате налета был уничтожен И-16 с бортовым номером «СМ-177» из 4-й эскадрильи, несколько И-16 получили повреждения.
8 ноября самолеты 3-й и 4-й эскадрилий снова летали на сопровождение И-15, и снова дрались с Фиатами и мессершмиттами. Был сбит один И-16 из 7-й эскадрильи. Вечером бомбардировщики Не-1 НЕ повторили налет на аэродромы базирования истребителей И-16. Две «моски» потеряла на земле 3-я эскадрилья. 12 ноября республиканцы начали отвод своих войск с правого берега реки Эбро. Налеты бомбардировщиков франкистов на переправу через Эбро отражали истребители 3-й и 4-й эскадрилий. Летчики 4-й эскадрилий сбили Фиат, однако и Амалио У кар Артече разбил И-16 при вынужденной посадке. 18 ноября в учебном бою с Ангелом Санзом не справился с управлением «моски» Доминго Аррес Серрано — самолет вертикально воткнулся в землю вместе с пилотом.
Неделей позже, 24 числа, в воздушном бою с Фиатами погиб сержант Феликс Монге Хортикуэла. В том же бою был сбит CR.32 капрала Джованни Аккорди из группы «La Cucaracha», итальянец сел на вынужденную на своей территории. 30 ноября, в один из последних дней сражения при Эбро, «моски» сбили над Валлсом CR.32 Уго Биссаньера из группы «La Cucaracha», Биссаньер выпрыгнул с парашютом и попал в плен.
Каталонская кампания. Конец
Несколько дней затишья франкисты использовали для перегруппировки своих войск. Наступление в Каталонии возобновилось 17 декабря, удар наносился в направлении Барселоны.
21 декабря с аэродрома Балле взлетели по тревоге «моски». В воздухе находилась группа бомбардировщиков Не-111Е из К/88. Хейнкели прикрывало большое количество мессершмиттов из 3J/88. Бомбардировщики без помех освободились от своего груза, а мессершмитты сбили И-16 с бортовым кодом «СМ-251» и тяжело повредили «моску» с бортовым номером «С М-170». Кроме того, буквально изрешеченным оказался И-16 с бортовым номером «СМ-165», летчик сержант Альфредо Фернандес-Виллалон был ранен в ногу и сломал несколько ребер. На следующий день в короткой схватке «моски» сбили CR.32 с бортовым номером «3-103»Рафаэля Мендизабеля Амезаги из 4-Е-З. летчик погиб. 24 декабря летчики И-16 сбили над Кастельдансом очередной Фиат, на сей раз их жертвой стал сержант Джузеппе Марин из 25-й эскадрильи группы «La Cucaracha», пилот погиб. 26 декабря пришел черед командира «Кукарачи» подполковника Дуччио Тессари, который не смог дотянуть поврежденный в бою Фиат до линии фронта. 28 декабря звено И-16 из 3-й эскадрильи в составе Франсиско Тарразоны, Хозе Бальсы и Мануэля Монтиллы атаковало над Кастельданой группу бомбардировщиков SM.79 и истребителей CR.32. Был сбит один Фиат, летчик сержант Альдо Гасперини погиб. Двумя днями позже самолеты 3-й эскадрильи сопровождали И-15 и, как обычно, вступили в бой с Фиатами и мессершмиттами. Анхел Санц закрутил сумасшедшую карусель с Фиатом, который пилотировал сержант Уго Заннер из 24-й эскадрильи группы «La Cucaracha». Республиканец оказался более удачлив — самолет Заннера упал недалеко от Фраги, летчик погиб.
