水轰-5型水上反潜轰炸机由哈尔滨飞机制造公司研制，用于中近海域海上侦察、巡逻警戒、搜索反清等任务，也可监视和攻击水面舰艇。50年代初我国曾引进6架苏联别-6水上飞机，但不足以满足海军的各种需要。1968年水轰-5的研制正式得到批准，70年完成总体设计，次年总装出第一架原型01号。1971年就以110％的设计载荷达到并超过全机静强度破坏试验的技术要求，并总装成功。02号原型机于1973年12月实施首次地面滑行，并于1975年5月在湖北荆门漳河水库下水，开始水上试验。1976年4月3日首次进行水上起降试飞。1986年服役，从而开始接替陈旧的别-6和“青-6”型水上飞机。
水轰-5飞机的外形很美，修长的机身兼船身保证了水面漂浮时具有良好的纵向稳定性。机头有一个雷达罩机鼻，稍下方是领航员的向下观察透明舱。机头上方是驾驶舱，内容纳多人机组。通常为双人驾驶机组，两人均有全套操纵系统。大长宽比的机身有较大容积的货舱，内可搭载电子器材或其他有效载荷。机舱为非气密，有高空飞行和应急供氧系统。机腹是相当长的单断阶船底，尾端带有水舵，机尾是向后延伸数米的磁探仪。辅助机轮可收进机身。船型底按两舱破损不沉设计，共10个水密舱。大展弦比梯形平直机翼装在机身背部，上面设有开裂式襟翼及扰流片。上反平尾两端装有2片椭圆形垂尾。水轰-5的机身按二舱破损进水不沉的原则设计，共分成十个水密舱段，机头下有抑波槽和挡水板，减少了浪花的飞溅。座舱非气密，但有高空供氧设备。机体考虑到我国海岸线长和沿海各岛屿的使用要求，多处采用防潮湿、防盐雾、防霉菌措施。主要措施为机上钢零件涂有环氧锌黄底漆，再涂环氧硝基磁漆。铝合金进行阳极化处理，再涂环氧锌黄底漆。为防止双金属腐蚀，金属间涂有xm-10胶。
上述布局均可避免重要部件受起降时激起的波浪冲刷。机身为大长宽比全金属半硬壳式设计，底部设有防浪肋条，减低肋起降时的波浪。经上述精心设计，水轰-5可以在海上、江河湖泊以及水库中起降，并具有超低空、大航程、全天候、大载弹量短距起降和抗波浪性好等特性。水轰-5在水面起飞距离约500米，水上着陆距离大于800米，可在水深2.5米、长1500米、宽200米的水面起降。另外水轰-5也可在岸上机场着陆，但由于起落架较短小，安全系数不高，因此一般都采用水上起降，然后再通过岸边坡道滑行上岸。飞机可连续飞行11小时55分钟或4906千米。
水轰-5的动力设置采用4台涡桨-5甲涡桨发动机，额定功率为2059.4千瓦，最大功率2316.8千瓦，驱动四个j19-g10型金属4叶螺旋桨。考虑到南方湿热的天气，涡桨-5a发动机经特殊措施，在30度气温时，仍能提供315o马力的推力。j19-g10型金属螺旋桨不仅有电防冰装置，还具有顺桨和反桨功能。操纵系统配备有自动驾驶仪和三轴复合液压舵机助力器及气液人感装置，并随时可由操纵转换为人工操纵。为保证飞机在水面随时能自行起动发动机，备有动力电源系统。
机上电子设备包括xs-5a信标机、bwl-7自动无线电罗盘、263无线电高度表、773多普勒导航雷达、搜索轰炸雷达、航向系统、惯性多普勒组合导航仪、高度速度中心仪、地形回避设备、火控计算机、光学和激光轰炸瞄准具及反潜专门设备。反潜设备包括多种声纳浮标和尾部的长杆状磁力探测器。部分设备为后期改进加装的。机尾装有一个水舵。武器可以携带自导鱼雷、“鹰击”-8型空对舰导弹、航空炸弹、深水炸弹等反潜武器，此外机身背部还装有自卫的23mm活动炮塔。武器分别挂在机身与内侧发动机之间以及内外侧发动机间的机翼挂架下面。另据未证实的消息，水轰-5装备了c-101超音速反舰导弹。c-101示我军装备的第一代冲压式低空，超音速反舰导弹，69年5月开始研制，1985年导弹飞行实验成功，经多次改良后定型。