29 мая 1940 г. начальник ВВС командарм 2-го ранга Я.В. Смушкевич в своем письме наркому А.И. Шахурину указывал: «Вопрос об ОКО-6 специально обсудить, устойчивость проверить: рискованно решать о пуске в серию. Тем не менее, ВВС он крайне необходим».
В июне 1940 г. вскоре после официального завершения первого этапа заводских испытаний ОКО-6 на совместном совещании руководства НКАП и ВВС было принято решение: «Считать целесообразным для постановки в серийное производство бронированного истребителя ОКО-6 2М-88 определить завод № 43. Всю необходимую подготовку для производства закончить в 1940 г. К концу года построить 10 экземпляров самолета с измененным двухкилевым вертикальным оперением и безредукторными моторами М-88 различного направления вращения. Предложить Таирову не позднее 1 сентября 1940 г. выпустить на заводские испытания модернизированный ОКО-6 с редукторными моторами М-88р одинакового вращения».
Последнее требование объяснялось тем обстоятельством, что при использовании безредукторных моторов М-88 эффективность винтов (КПД винтов) была невысокой из-за слишком большой скорости их вращения.
4 сентября заместитель начальника ГУ ВВС генерал-майор Федоров в своем докладе Военному Совету ВВС КА отметил:
«1) По полученным на заводских испытаниях скоростям с безредукторными моторами, двухмоторный одноместный истребитель ОКО-6 2М-88 преимуществ по сравнению с одномоторными истребителями с таким же мотором не имеет(И-180);
2) Заводские испытания и доводка весьма затянулись, что не дает возможности дать исчерпывающие заключения по самолету с таким мощным вооружением». Предлагалось ускорить постройку второго экземпляра ОКО-6 с редукторными моторами и проведение его заводских испытаний.
Вновь назначенный начальник ВВС КА генерал-лейтенант П. В. Рычагов, докладывая 30 сентября новому наркому обороны маршалу С. К. Тимошенко «О постройке и результатах заводских испытаний ОКО-6», констатировал: «Запуск в серию до прохождения государственных испытаний считаю нецелесообразным».
Почти одновременно, 1 октября нарком авиапрома А.И. Шахурин направил Ворошилову докладную записку, в которой также снимал вопрос о постановке серийного производства самолета ОКО-6 до проведения государственных испытаний: «Конструктивные изменения самолета ОКО-6, произведенные на 1-м экземпляре машины, улучшения устойчивости не дали. Поэтому вопрос о внедрении ОКО-6 в серию отпадает до получения результатов испытаний модифицированного дублера этого самолета, в ближайшие дни выходящего на аэродром».
Закончить постройку второго экземпляра самолета ОКО-6 удалось лишь к 11 сентября. Он получил обозначение ОКО-6бис.
На самолет были установлены редукторные моторы М-88р одинакового вращения (редукция 0,666) и винты диаметром 3,0 м (вместо 2,65 м). Разнесли и увеличили по площади хвостовое оперение. Удлинили хвостовую часть фюзеляжа. Обшивку крыла выполнили целиком из электрона. Изменили балансировку элеронов и плечи тяг в проводке системы управления ими. Для обеспечения центровки при более тяжелых моторах уменьшили стреловидность по передней кромке консолей крыла. Заменили колеса шасси на большие по размерам. В носовой части фюзеляжа дополнительно были смонтированы два пулемета ШКАС, а под центропланом предусмотрен узел (специальная рама) для подвески бомб калибра до 500 кг. Пулеметы вместе с патронными коробками устанавливались на специальном поворотном лафете, что заметно упрощало их обслуживание. Для доступа к пулеметам необходимо было только снять носовой обтекатель. Боекомплект к левому пулемету включал 350 патронов, к правому — 450 патронов. Спуск пулеметов — электрический, перезарядка — при помощи воздушной системы. С установкой пулеметов вес секундного залпа возрос до 6,02 кг.
24 сентября ОКО-6бис в разобранном виде отправили из Киева железнодорожным транспортом в Москву (п. Раменское) в 8-й отдел ЦАГИ для прохождения заводских испытаний. В ЦАГИ самолет поступил 30 сентября.
Приказом НКАП от 4 октября исполняющий обязанности начальника 8-го отдела ЦАГИ Н.С. Строев и главный конструктор самолета В.К. Таиров обязывались провести заводские испытания модифицированного самолета ОКО-6бис с М-88р в течение двух месяцев со дня первого полета. Ведущим инженером по самолету назначался В.М. Елагин (завод № 43), ведущим летчиком-испытателем — А.И. Емельянов. Ответственным исполнителем от 8-го отдела ЦАГИ был З.М. Г воздев.