Этот истребитель разрабатывался на основе И-16, но имел улучшения по линии вооружения, прочности конструкций, надежности оборудования и систем, а также был несколько больше, чем И-16. И-180, скоростной одномоторный истребитель-моноплан с мотором воздушного охлаждения и мощным вооружением (четыре синхронных пулемета ШКАС), проектировался как массовый, но стать таковым ему было не суждено.
В феврале 1939 года на заводе № 156 в Москве, где проводились все работы по И-180, было создано ЦКБ-29, и ОКБ пришлось переехать. Весной И-180 был рекомендован к серийному производству на заводе № 21 в городе Горький (Нижний Новгород). Позже Поликарпов назначил Янгеля своим заместителем и тогда же отправил его в командировку на авиационный завод в Горький для контроля над процессом производства истребителя в качестве ответственного представителя главного конструктора.
М. К. Янгель.
Но завод был перегружен работой: помимо И-180, он имел большой заказ на И-16, и одновременно в производстве осваивался новый истребитель местного КБ. С осени 1939 года Янгель и Поликарпов регулярно докладывали в Наркомат авиационной промышленности о систематическом срыве сроков, невыполнении плана, отсутствии необходимых производственных мощностей, нехватке кадров и бездействии руководства завода. Многочисленные комиссии подтверждали неудовлетворительное состояние хода работ по сборке И-180, но дело все равно не сдвигалось с мертвой точки. В письмах к жене Янгель писал, что выговоры от наркомата не производят на заводское начальство никакого впечатления и оно только ищет, на кого бы переложить ответственность: «Похоже на то, что руководители завода, предвидя большие для них неприятности в самом скором времени, ищут сейчас выход в переложении большей доли ответственности на меня».
В начале 1940 года ситуация не изменилась: Янгель писал, что очень много времени проводит на предприятии, работает даже ночами, но все равно никакого прогресса в деле организации серийного выпуска поликарповского истребителя нет: «… завод еще раз показал свою полную неосмотрительность, или, вернее, свое нежелание строить новую машину», – писал он жене в марте. Летом по причине проблем в эксплуатации был снят с производства двигатель для истребителя, и 13 августа И-180 был запрещен к серийному производству, которое толком и не началось к тому времени. Но Поликарпов не опускал рук: он продолжал работу над усовершенствованием конструкции и летно-технических характеристик истребителя, не оставляя надежды на его возвращение в производство. В октябре 1940 года работы возобновились, но в декабре серийное изготовление И-180 было остановлено окончательно. Заместитель наркома авиапрома по науке и опытному строительству А. С. Яковлев прислал на завод записку: «Возобновление работ по трем самолетам И-180, строившимся как эталон для серийного производства завода № 21, не может быть разрешено. Производство дальнейших работ по доводкам и испытаниям этих самолетов нецелесообразно ввиду имеющегося решения по программе завода на 1941 год. В настоящее время все внимание должно быть обращено на выполнение нового задания, полученного заводом».