В 1932 году конструкторской бригаде КБ-3 под управлением Сухого дают задание на разработку одноместного пушечного истребителя цельнометаллической конструкции с увеличенным арсеналом вооружения. Параметры нового истребителя И-14, полученные на основании аэродинамических расчетов и эскизного проекта, авторы представили в Глававиапром очень быстро. Сухой предложил ввести ряд новшеств в конструкцию самолета: применить монопланную схему с низкорасположенным крылом, использовать убираемое шасси (впервые в СССР на истребителях) с масляно-пневматической амортизацией и тормозными колесами. Элементами новизны также могли считаться гладкая обшивка всей поверхности и закрытый фонарь отапливаемой кабины летчика. Впервые в технологии изготовления самолета предполагалось сделать потайную клепку обшивки с подштамповкой.

При проектировании И-14 одним из сложнейших вопросов оставался выбор мотора. Предполагался для этой цели М-38 с воздушным охлаждением конструкции Концевича, имевший номинальную мощность 560л.с. Но работа над ним прекратилась в 1933 году, поскольку уже при первых испытаниях этот двигатель продемонстрировал недостаточную надежность. Внимание конструкторов остановилось на моторе воздушного охлаждения Bristol-Mercury IV английского производства, снабженном редуктором и имевшем большую для того времени высотность - 4000 метров. На самолет хотели поставить динамо-реактивные пушки Курчевского АПК-3 калибра 75мм, не имевшие отдачи.

Результаты заводских испытаний позволили сделать заключение, что по таким летным характеристикам, как горизонтальная скорость и скороподъемность И-14 попадает в разряд современных скоростных истребителей, а отмеченные недостатки присущи только данному экземпляру. Интересно, что в ходе этих испытаний Попов достиг рекордной для СССР скорости горизонтального полета 384км/ч. Самолет рекомендовалось передать на государственные испытания.

Машина дорабатывалась в ЗОК ЦАГИ. Новый истребитель И-14 (АНТ-31) имел конструкцию переходного характера. Это был первый цельнометаллический самолет, у которого крыло и оперение выполнялось с гофрированной обшивкой, а фюзеляж и киль - с гладкой.

С появлением более простого и дешёвого в изготовлении, а главное, более скоростного истребителя И-16, самолет И-14 потерял своё значение, поскольку уступал тому в летно-технических характеристиках. Он имел преимущество лишь в маневренности и обладал простыми взлетом и посадкой. Но несомненно, что И-14 явился значительной вехой в цельнометаллическом самолетостроении.