試制工作從1954年10月開始，1956年7月19日原型機首次試飛成功，並使用蘇制零件裝配了13架殲-5。1956年7月13日，全部用自制零件組裝的第壹架殲-5完成總裝。至當年9月15日，制造出4架國產型殲-5飛機。這4架飛機參加了1956年國慶大典。至1959年下半年停產，***生產殲-5F飛機767架，有力地支援了人民空軍建設。殲-5采用單座、單發、機頭進氣、後掠式中單翼布局。後掠式中單翼的後掠角是45°，為雙梁結構。機翼內側有角度可控的後退式襟翼。副翼偏轉角範圍為±18°。起落架艙在機翼根部，主起落架收在機翼的兩個艙內。全金屬半硬殼式構造機身是圓形截面的流線體，機頭進氣。機身後部裝有可操縱的減速板。垂直尾翼分成上下兩段，下段固定在後機身的承力斜框上，上段可拆卸。垂尾後掠角為55°41′。方向舵可轉動25°。水平尾翼後掠角為45°，安裝在垂直尾翼下段頂部。升降舵向上可轉動32°，向下為16°。前三點式起落架均為單輪。前起落架收入前機身下部的輪艙內，主起落架收入機翼內。主起落架裝有緩沖器，前起落架裝有減震器和減擺器。主輪輪胎壓力為8.34×105帕(8.5千克/厘米2)。密封式單人座艙在應急時可拋掉艙蓋，可彈射座椅保證飛行員在緊急時迅速安全地脫離飛機。操縱系統為硬式操縱。副翼調整片和升降舵調整片為電操縱。液壓系統用於收放起落架、襟翼、減速板、可調噴口和操縱副翼。冷氣系統用於剎車、密封座艙、應急收放起落架和應急剎車等。
采用壹臺渦噴-5離心式加力渦輪噴氣發動機，靜推力2600千克，加力推力3380千克。該發動機是蘇聯克裏莫夫設計局的VK-1F發動機的仿制品，VK-1F是米格-17的發動機。1951年航空工業局成立後，開始組織發動機生產，學習蘇聯新的噴氣發動機生產工藝資料。在蘇聯的援助下，引進了VK-1F的專利制造權。1956年6月包括我國知名發動機設計師吳大觀在內的隊伍，在沈陽航空發動機廠（現“沈陽黎明機械公司”）仿制成功渦噴-5。1964年生產任務轉由西安紅旗機械廠負責，66年轉產定型投入批量生產。渦噴-5加力推力3380千克，最大推力2700千克，額定推力2400千克，巡航推力2160千克，不同狀態耗油率介乎2千克/千克/小時到1.05千克/千克/小時之間。機內燃油1170千克，外掛兩個400升副油箱。