К концу 1938 г. под руководством Владимира Васильевича Шевченко и Василия Васильевича Никитина, работавшего ранее у Д.П. Григоровича и Н.Н. Поликарпова, был разработан проект первого в мире монобиплана ИС («Иосиф Сталин»), у которого после отрыва от земли можно было убрать не только шасси, но и нижнее крыло. При этом колеса убирались в боковые ниши фюзеляжа, куда специальным подъемным механизмом убиралась и корневая часть крыла, а концевая – вписывалась в выемку нижней части верхнего крыла. Этот самолет сочетал в себе все положительные черты бипланов (отличная маневренность и хорошие взлетно-посадочные характеристики) и монопланов (высокая полетная скорость).

Первый опытный образец монобиплана под обозначением ИС-1, оснащенный двигателем М-63, впервые поднялся в воздух 29 мая 1940 г., перед самым началом войны к испытаниям приступила вторая опытная машина ИС-2, на которой стоял более мощный двигатель М-88. До начала войны успели построить еще один опытный образец – ИС-4 с двигателем АМ-37. По сравнению с предшественниками ИС-4 был конструктивно доработан: форма фюзеляжа более обтекаемая, отличное сопряжение крыла с фюзеляжем, установка носового колеса, обтекаемый фонарь кабины и т. д. Машину включили в план опытного строительства на 1941 г., но в условиях военного времени из-за возникших трудностей (проблемы с доводкой двигателей, высокая сложность в производстве и относительная дороговизна машины) программа была свернута.

Характеристики ИС-2: экипаж – 1 человек, силовая установка – 1 х М-88 мощностью 1100 л. е., размах верхнего крыла – 8,6 м и площадь крыльев – 20,83 м^>2, длина – 7,36 м, высота – 2,68 м, вес пустого – 1400 кг, взлетный вес – 2180 кг, максимальная скорость – 588 км/ч, дальность – 600 км, вооружение – 4 пулемета ШКАС калибра 7,62 мм или 2 пулемета ВС калибра 12,7 мм и 2 пулемета ШКАС калибра 7,62 мм.

В ноябре 1940 г. под руководством Н.Н. Поликарпова началась разработка проекта тяжелого пушечного истребителя ИТП, основным назначением которого было уничтожение бомбардировщиков противника и поражение наземных целей. Предполагалось вооружить истребитель одной пушкой калибра 37 мм и двумя пушками калибра 20 мм, а в качестве силовой установки использовать двигатель АМ-37П или М-105П. В январе 1941 г. был рекомендован к постройке опытный образец самолета с двигателем АМ-37П.

В октябре 1941 г. был построен первый опытный образец истребителя ИТП (М-1), который вместо недоработанного АМ-37П оснастили двигателем М-107П мощностью 1400 л. с. Летные испытания машины проводились в эвакуации, в Новосибирске, первый полет состоялся 23 февраля 1942 г., в дальнейших испытаниях наблюдались многочисленные отказы двигателя. Затем машину вернули в Москву, где на нее поставили новый двигатель М-107ПА мощностью 1650 л. е., а 37-мм пушку заменили более легкой 20-мм пушкой. В декабре того же года была готова вторая опытная машина ИТП (М-2) с более мощным двигателем АМ-39А, которая 23 ноября 1943 г. впервые поднялась в воздух. Испытания ИТП были прекращены летом 1944 г. после смерти Н.Н. Поликарпова. Руководство авиапромышленности посчитало, что к тому времени уже выпускались серийные самолеты других типов с подобными летными характеристиками, поэтому ИТП в серию не пошел.