结构布局
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，尾端装有水舵，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。北京航空博物馆存有该机。
动力设置
水轰-5的动力设置采用4台涡桨-5(WJ-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3150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。