Работа над трактором универсального назначения, предназначавшегося для использования как в сельском хозяйстве, так и в военных целях, изначально получившего название СТЗ-НАТИ 2ТВ, началась в 1933 году под руководством Вениамина Яковлевича Слонимского в конструкторском бюро, в которое входили как инженеры Сталинградского тракторного завода, так и прикомандированные к ним инженеры НАТИ. Летом 1935 года опытные образцы трактора СТЗ-5 были показаны высшему руководству Советского Союза и получили одобрение, однако на подготовку его выпуска потребовалось время. Серийное производство СТЗ-5 началось в 1937 году, а в 1939-м он был принят на вооружение. Трактор был создан по традиционной для артиллеристских тягачей компоновке: кабина над двигателем, капот размещался между сиденьями механика-водителя и командира расчёта, за кабиной располагался топливный бак и грузовая платформа с откидными бортами, скамейками для размещения расчёта орудия и съёмным брезентовым тентом. Устанавливавшийся на СТЗ-5