29 июля 1939 г. вышло постановление КО при СНК СССР «О создании нового опытного самолета-истребителя в 1939–1940 гг.».
В соответствии с этим постановлением Таиров и директор завода № 43 Смирнов обязывались закончить постройку одноместного двухмоторного истребителя с двумя моторами М-88 и передать на государственные летные испытания первый экземпляр в октябре, а второй — в декабре 1939 г. Правда, из-за ряда бюрократических проволочек договор с заводом № 43 на изготовление двух опытных экземпляров был заключен УВВС только 2 сентября 1939 г.
Тем не менее постройка первого экземпляра ОКО-6 завершилась 8 декабря, а заводские испытания в ЦАГИ были начаты 31 декабря 1939 г. Первый полет самолета состоялся 21 января 1940 г.
ОКО-6 отличался предельно малыми размерами, минимальным миделем фюзеляжа, весьма обтекаемыми формами, мощным вооружением, повышенной живучестью в бою за счет достаточно эффективного бронирования летчика и более стойких к повреждениям моторов воздушного охлаждения. При изготовлении самолета использовался плазово-шаблонный метод.
Передняя часть фюзеляжа образовывалась отсеком вооружения и кабиной летчика. Средняя часть фюзеляжа выполнялась заодно целое с центропланом.
К ней болтами крепились передняя и хвостовая части фюзеляжа. Хвостовая часть фюзеляжа представляла собой деревянный монокок.
Боковые стенки кабины летчика выполнялись из листового дюраля толщиной 12 мм. Спереди кабина закрывалась 8-мм бронеплитой, за головой и спиной летчика устанавливались бронеплиты толщиной 13 мм. Снизу кабина пилота обшивалась 5-мм стальным листом. Фонарь кабины пилота открывался назад, а за неподвижным прозрачным козырьком устанавливалось 45-мм бронестекло.
Центроплан и консоли крыла двухлонжеронные с полками из хромансилевой стали и дюралевыми стенками. Поперечный силовой набор, хвостовые и носовые диафрагмы и обшивка выполнялись из дюраля, а мотогондолы — из электрона. Элероны типа Фрайз. Щитки типа Шренка — два в центроплане и по одному на консолях крыла, выпуск и уборка от воздушной системы.
Стабилизатор — дюралевый. Киль, каркас элеронов, обшивка носка и законцовок крыла выполнялись из электрона. Рули и элероны обшивались полотном.
Для компенсации реактивного момента винтов, «заваливавшего» короткокрылую машину на разбеге, винты моторов М-88 вращались в противоположные стороны. Мотогондолы имели регулируемые входные «юбки» капотов, из-за которых коки винтов казались непропорционально большими, но сами гондолы приобретали каплевидную форму с хорошей аэродинамикой.
В центроплане размещались два протезированных бензобака емкостью по 365 л каждый.
Основные стойки шасси убирались в мотогондолы, а хвостовое колесо — в фюзеляж. Уборка и выпуск шасси осуществлялось от воздушной системы. Для обеспечения безопасного противокапотажного угла основные стойки шасси имели значительный вынос вперед.
Управление рулем высоты и элеронами — жесткое, рулем направления и триммерами элеронов, руля высоты и руля направления — тросовое.
Батарея из четырех пушек ШВАК вместе с боекомплектом в 800 снарядов (емкость патронных ящиков 1100 снарядов) размещалась под центропланом и кабиной летчика на специальной платформе длиной 2,5 м. Платформа крепилась к фюзеляжу шомпольными соединениями. При обслуживании пушек платформа быстро снималась и затем также быстро устанавливалась на место. На платформе крепились лафет, на котором неподвижно закреплялись пушки, и связанный с ним пружинный буфер отката-наката. При стрельбе пружинный буфер частично «поглощал энергию отката» лафета с пушками. Это позволяло уменьшить «вредное» влияние на самолет отдачи при стрельбе из пушек.
Перезарядка пушек осуществлялась при помощи воздушной системы, спуск — электрический. При отказе основной системы перезарядки оружие можно было перезарядить при помощи механического дублера. Для пристрелки пушки имели возможность регулировки по вертикали — до ±1", по горизонтали — до ±0,5°.
На распределительном щитке в кабине летчика имелись лампочки, сигнализирующие об осечках и задержках при стрельбе, а также об остатке снарядов в патронных ящиках. Отстрелянные гильзы и звенья по специальным отводящим каналам выбрасывались наружу.
Пушечная батарея была разработана на заводе № 32 под руководством главного конструктора И.П. Шебанова.
Батарея обладала весьма высокими боевыми и эксплуатационными качествами. Четыре пушки ШВАК при стрельбе осколочно-зажигательными снарядами обеспечивали вес секундного залпа около 5,44 кг. Поскольку стволы пушек располагались параллельно друг другу с расстоянием между осями стволов в 250 мм, то «при залповом попадании снарядов, последние дают большую плотность разрушения». Компоновка и подвеска батареи на самолет была удобной, имела хорошие подходы и была достаточно простой в эксплуатации. Вес платформы с пушками и боекомплектом (800 снарядов) достигал 316,5 кг.