Коли в липні 1932 року на Сталінградському тракторному заводі, що тільки що вийшов на проектну потужність, почалася під керівництвом В.Г.Станкевича розробка орного гусеничного трактора середньої потужності (50 к.с.), відразу виникла ідея зробити його універсальним, англійського трактора, що за зразком випробовувався у нас, «Виккерс-Карден-ллойд» — одночасно сільськогосподарським, транспортним і тягачем, здатним буксирувати причепи по бездоріжжю. Останнє призначення враховувало перш за все інтереси армії. У травні 1933 року універсальний гусеничний трактор «Комсомолець» (не плутати з тягачем Т-20) з дослідним дизелем був побудований, але виявився не зовсім вдалим, і не стільки по своїй конструкції (збільшена маса, незручна компоновка, недоведінність двигуна, мала надійність агрегатів), скільки по загальному задуму. З'ясувалося, що сумістити в одній машині суперечливі вимоги до принципово різних умов експлуатації неможливо. Від ідеї універсальної машини довелося відмовитися, але спроектувати два трактори — сільськогосподарський і транспортний, максимально уніфікованих по своїх основних агрегатах, здатних випускатися паралельно на одному конвейєрі, представлялося тоді реальним. З цією ініціативою і виступили літом 1933 року конструктори НАТІ. Ними пропонувалася зворотна повузлова уніфікація, коли сільськогосподарський варіант трактора отримував елементи трансмісії і ходової частини, характерніші для швидкохідної гусеничної машини: чотириступінчасту коробку передач з можливістю збільшення числа ступенів, двухкаткові блоковані пружино-балансирні каретки підвіски, легкі і ажурні литі траки гусениць, торцевий відбір потужності, закриту кабіну. Ці прогресивні рішення, закладені в конструкцію транспортного трактора, при його обмеженій зчіпній нагоді і потужності двигуна, не забезпечували виконання всіх вимог до повноцінного середнього артилерійського тягача для армії, але дозволяли до певної міри сприяти рішенню транспортних задач. Розробка двох видів тракторів під загальним керівництвом В.Я.Слонимського (НАТІ) велася паралельно протягом двох років на СТЗ об'єднаним КБ (30 чоловік), куди входили заводські інженери і прикомандировані до них працівники інституту. Великий внесок в створення транспортного трактора СТЗ-НАТІ 2ТВ (частіше використовувалася заводська назва СТЗ-5) внесли конструктори І.І.Дронг, В.А.Каргополов, Г.Ф.Матюков і Г.В.Соколов — від СТЗ; А.В.Васильев, В.Э.Малаховский, Д.А.Чудаков і В.Н.Тюляєв — від НАТІ. На початку 1935 року була побудована третя серія дослідних зразків СТЗ-5. Ці машини, показані 16 липня разом з сільськогосподарським трактором СТЗ-3 вищому керівництву країни на чолі з І.В.Сталіним, дістали повне схвалення, а в кузові СТЗ-5 члени Політбюро навіть проїхалися по дослідному полю НАТІ. 10 грудня 1935 року два СТЗ-5, що брали участь в зимовому пробігу Сталінград — Москва, успішно продемонстрували в Кремлі. Виявлені під час випробувань недоліки транспортного трактора усунули до 1936 року. Але на підготовку його до виробництва, услід за СТЗ-3, на Сталінградському тракторному заводі пішли два роки. Машина мала традиційну для транспортних тракторів компоновку з переднім розташуванням двомісної (водій і командир знаряддя) закритої дерево-металлічної кабіни, встановленої над двигуном. За кабіною і паливними баками знаходилася двометрова вантажна дерев'яна платформа з відкидними бортами і знімним брезентовим верхом з целулоїдними вікнами. Тут на чотирьох відкидних напівм'яких сидіннях розміщувалася гарматна обслуга, а на підлозі — боєприпаси і артилерійське спорядження. Легка і раціональна рама трактора складалася з двох подовжніх швелерів, зв'язаних чотирма поперечин. Двигун 1МА — типово тракторний, чотирициліндровий, карбюраторний (від дизеля довелося відмовитися), із запаленням від магнето, малооборотний і відносно важкий, але витривалий і надійний (випускався до 1953 року). Заводився він і міг працювати на бензині (бак — 14 л), переходячи потім (після прогріву до 90°) на гас або лігроїн (бак — 148 л), тобто був фактично багатопаливним. Для попередження детонації і для підвищення потужності, особливо при роботі на гасі з великим навантаженням в жарку пору року, в циліндри через спеціальну систему карбюратора уприскувалася вода, поки в 1941 році не була введена антидетонаційна камера згорання. Двигун мав повноцінні системи мастила, охолоджування, живлення, електроустаткування. Запуск — електростартером (його не було на СТЗ-3) або безпечною (при зворотному ударі) пусковою рукояткою; управління — ножною педаллю «по-автомобільному». У коробці передач, стикуємою із заднім мостом, були змінені передавальні числа з метою збільшення силового діапазону (до 9,81 проти 2,1 у СТЗ-3) і швидкостей руху, введена ще одна (що знижує) передача. При русі на ній із швидкістю 1,9 км/год СТЗ-5 розвивав тягу 4850 кгс, тобто на межі зчеплення гусениць з грунтом. Задній міст з бортовими фрікціонами і гальмами (доповнені загальним ножним приводом) разом з кінцевими передачами повністю запозичувалися від СТЗ-3, що виявилося дуже важливим при їх спільному масовому виробництві. Ходова частина була більш пристосованою до руху з високими швидкостями: введені обрезіненні опорні і підтримуючі катки і мілкозвенчата гусениця з удвічі зменшеним кроком. Провідна зірочка залишилася такою самою, а тому швидко зношувалася. На картері заднього моста під платформою встановлювався вертикальний кабестан з тросом завдовжки 40 м для підтягання причепів (при роздільному подоланні важких ділянок), самовитягування трактора і буксирування інших машин. Тягове зусилля кабестана складало 4000 кгс, хоча потужність двигуна дозволяла розвивати до 12 000 кгс, але це було небезпечно для міцності трактора. Такий досить простий і ефективний пристрій цілком замінював лебідку, яка вже тоді вважалася обов'язковою для кожного артилерійського тягача, окрім легкого. Кабіна мала передні і бічні стекла, що відкривалися, а також регульовані жалюзі в передній і задній частині — для організації її проточної вентиляції; інакше літом температура тут від нагріву масивним двигуном досягала 50°. У 1939 році спеціально для СТЗ-5 на Харківському тракторному заводі був побудований двигун Д-8Т (транспортний) потужністю 58,5 к.с. при 1350 об/хв, робочим об'ємом 6,876 л, із запуском стартера (потім — з пусковим двигуном СТЗ). Але із-за властивих йому недоліків і технологічних труднощів у виробництво він не пішов. У 1937 році були випущені перші 173 транспортних СТЗ-5, в 1938-му — 136, в 1939-му — вже 1256 і в 1940 році — 1274. У артилерійських частинах вони буксирували артсистеми масою до 3400 кг, зокрема 76-мм полкові і дивізійні гармати, 122-мм і 152-мм гаубиці, а також 76-мм (пізніше і 85-мм) зенітні знаряддя. Скоро в РККА СТЗ-5 став найбільш поширеним і доступним артилерійським тягачем, СРСР, що успішно працював у всіх кліматичних зонах. Літом 1939 року машина проходила армійські випробування в районі міста Ведмідь Новгородській області. Були визначені параметри її геометричної прохідності: рів — до 1 м, стінка — до 0,6 м, брід — до 0,8 м. Це ж підтвердили випробування СТЗ-5, проведені в 1939 — 1940 роках на НІБТ Полігоні ГАБТУ НО. Середньо-технічна швидкість руху тягача з причепом по шосе у складі батареї досягала 14 км/год; у складі полку — 11 км/год; по грунту — 10 км/год. При експлуатації сильно позначалося його сільськогосподарське походження: зі всіх вітчизняних машин цього призначення він мав найгіршу прохідність, невелику питому потужність, вузьку колію (вибрану для роботи з чотирикорпусним плугом), малий кліренс, недостатні зчіпні можливості гусениць з дрібними грунтозацепами заввишки всього 35 мм, значний питомий тиск на грунт із-за малої ширини траків, сильне подовжнє розгойдування при русі на великих швидкостях — стояло навіть питання про додавання п'ятого опорного катка для збільшення бази (амортизатори тоді ще не застосовувалися). На зимніх обмерзлих дорогах зчеплення гусениць з грунтом було недостатньо для стійкого руху. Проте витривалість тягача не викликала сумнівів — він двічі (у листопаді — грудні 1935 року і в березні — квітні 1939 року) здійснював безупинні пробіги Сталінград — Москва і назад без поломок і неприпустимого зносу. Додаткові випробування СТЗ-5, проведені в НАТІ літом, — осінню 1943 року, показали низькі тягові властивості машини. При русі на вищій, п'ятій передачі максимальне тягове зусилля на крюку не перевищувало 240 — 270 кгс, що дозволяло тягачу упевнено працювати без причепа або тягнути його тільки по хороших дорогах з підйомами до 1,5 — 2°. При цьому запас тягових зусиль виявився украй незначним (2 — 6%) і при перевантаженні швидкість різко падала. Тому доводилося працювати в основному на четвертій (навантаження на крюку — 585 кгс) і на третій (навантаження — до 1230 кгс) передачах. Рух в умовах бездоріжжя або при буксируванні важких причепів було можливо тільки на другій перидачі (тягове зусилля — 2720 кгс). Наголошувався також дуже низький коефіцієнт зчеплення гусениць з грунтом (f = 0,599). За станом на 1 січня 1941 року в артилерії Червоної Армії експлуатувалося 2839 тягачів СТЗ-5 (13,2% парка), хоча по штатах належало мати 5478 машин. Навіть у стрілецькій дивізії по штатах, затверджених в квітні 1941 року, повинне було налічуватися 5 машин. На початку війни із-за браку в армії могутніших тягачів цими тракторами закривали проломи, що все утворилися, в системі мехтяги і транспортного забезпечення артилерії, а також танкових частин, що вимушувало за допомогою СТЗ-5 буксирувати знаряддя і причепи набагато важчі, ніж це допускалося його ТТХ. Такий же брак інших, більш відповідних транспортних засобів високої прохідності примушувала вмонтовувати на СТЗ-5 реактивні міномети БМ-13, вперше застосовані осінню 1941 року під Москвою, а потім широко — і на інших фронтах. При обороні Одеси, де було багато тракторів СТЗ-5, вони використовувалися як шасі для споруди сурогатних танків «НІ» з тонкою бронею і кулеметним озброєнням, зазвичай знятим із застарілих або підбитих бронемашин. На базі СТЗ-5 намагалися робити навіть легкі танки з 45-мм гарматою. Не дивлячись на великі втрати осінню 1941 року, інші заводи були вимушені припинити виробництво тягачів, тому вся тяжкість постачання Червоної Армії транспортними гусеничними машинами лягла на Сталінградський тракторний, який з 22 червня до кінця року виготовив 3146 СТЗ-5; за 1942 рік — 3359. Навіть наближення супротивника до Сталінграду не зупинило таке потрібне армії виробництво, не дивлячись на те, що із-за розірваною війною кооперації з іншими заводами СТЗ вимушений був робити всі комплектуючі вироби сам. З 23 серпня, дня прориву німців до заводу, по 13 вересня 1942 року, коли виробництво було зупинене, з конвейєра вдалося зняти 31 тягач СТЗ-5. Всього завод виготовив 9944 таких машини, з них 6505 — після початку війни. Проте в армії на 1 вересня 1942 року цих машин налічувалося всього 4678 — позначалися великі літні втрати. СТЗ-5 чесно дослужили в армії до закінчення військових дій. Потрібно також відзначити, що «Сталінець» працював не тільки на Червону армію, велика кількість СТЗ-5 була захоплена німцями в ході стрімкого наступу. У Вермахті СТЗ-5 отримало позначення Gepanzerter Artillerie Schlepper 601(r). До 1950-х років їх використовували в різних галузях народного господарства, де працездатність тягачів-ветеранів підтримувалася за рахунок запчастин, до «старшого брата», що ще випускався і широко поширеному в народному господарстві, — трактора СТЗ-3 (АСХТЗ-НАТІ). Це говорить про те, що поставлене в 1930-і роки непросте завдання створення недорогого і масового транспортного трактора, уніфікованого з орним, було успішно виконане.