Следующим истребителем Павла Осиповича стал И-14 (АНТ-31). Все началось с решения о принятии на вооружение истребителя-моноплана. Бригаде Сухого параллельно с бригадой Поликарпова дают задание на разработку одноместного пушечного истребителя цельнометаллической конструкции. Истребитель должен был соперничать с зарубежными истребителями и обладать максимальной скоростью – 340-400 км/ч, дальностью полета 500 км и иметь на вооружении 2 пушки. В принятии концепции моноплана необходимо отметить важную роль Андрея Николаевича Туполева. Консерваторы в руководстве Управления ВВС (УВВС) настаивали на развитии традиционной тогда схемы биплана, опираясь на опыт довольно удачного истребителя И-5. Лишь авторитет Туполева позволил «пробить» задание на моноплан, косвенно обеспечив в какой-то мере в дальнейшем восприятие военными и схемы поликарповского «ишачка». Действительно, будущему И-14 в мире в то время не было полных аналогов.
Впоследствии (годом позже) Сухой говорил: «Настоящая схема самолета И-14 является первой, потому что до сего времени подобных типов самолетов-истребителей у нас не было. И когда в 1932 г. встал вопрос относительно схемы, то Андрею Николаевичу пришлось выдержать определенный напор со стороны руководства УВВС… и теперь, когда мы подводим результаты, можно сказать, что, приняв данную схему, мы сделали самолет, отвечающий мировому уровню». Первый полет нового истребителя состоялся 27 мая 1933 года на Центральном аэродроме в Москве. В июне первый опытный самолет официально сдали Отделу экспериментально-летных испытаний и доводок (ОЭЛИД). Там он совершил несколько полетов, в том числе один с уборкой шасси. 17 июля самолет вернули на Завод опытных конструкций для доработки, продолжавшейся до 30 сентября — доводили мотоустановку и шасси. Затем летчики-испытатели К.К.Попов и С.А.Корзинщиков продолжили заводские испытания АНТ-31, в ходе которых самолет продемонстрировал прекрасные скоростные качества: на высоте 5000 м машина достигла максимальной скорости 383 км/ч, что было крупным достижением по тем временам. Получили и хорошие показатели скороподъемности — на набор высоты 6000 м тратили менее 10 минут.
Однако и этому самолету не суждено было стать массовым, всего И-14 было изготовлено заводом № 125 - 4 (1936 г.) и 14 (1937 г.); заводом № 153 (по неподтвержденным данным) - 4 (1936 г.). 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. При проектировании и постройке этой машины был накоплен ценный опыт в применении гладкой обшивки и потайной клепки.
