Дальнейшая работа конструкторов по улучшению боевых свойств машины завершилась созданием танка БТ-5, отличающегося от БТ-2 башней новой конструкции, имеющей большие размеры и кормовую нишу. Вооружили танк 45-мм пушкой и спаренным с ней пулеметом. Боекомплект пушки- 115 выстрелов. На танке БТ-5 установили карбюраторный авиационный двигатель М-5 отечественного производства, а в связи с увеличением массы машины за счет новой башни и вооружения (до 11,5 т) усилили детали ходовой части. На командирских машинах БТ-5 устанавливались радиостанция и поручневая антенна на башне, что сократило боекомплект пушки до 72 выстрелов. На небольшой части танков БТ-5А (1934 г.) стояла 76-мм пушка с длиной ствола 16,5 калибра. Эти танки, называемые "артиллерийскими", оказывали огневую поддержку основных атакующих танков, действуя во втором эшелоне.