Стрелковое вооружение И-16 состоит из двух неподвижно установленных в центроплане не синхронных пулеметов «ШКАС», стреляющих вперед вне площади, ометаемой винтом.
Пулеметы установлены в нормальном положении, ручками заряжания вверх. На левой стороне пулемет отстоит от вертикальной плоскости симметрии самолета на расстоянии 1 510 мм. С правой стороны, вследствие того, что расположение подкоса переднего лонжерона центроплана неудобное для прохождения гильзоотводной трубки, пулемет расположен на расстоянии 1 515 мм от оси самолета.