Первая американская малогабаритная атомная бомба. Уменьшение диаметра до 1110 мм удалось достигнуть за счет применения более эффективного, но и значительно более сложного и дорогого 90-линзового заряда W-5. Корпус впервые имел наборную конструкцию из алюминиевых сплавов. Масса бомбы была уменьшена до 1440кг. На Mk.5 впервые использовали ударные пьезоэлектрические взрыватели, обеспечивавшие ядерный взрыв при ударе о землю даже при полном отказе всей автоматики подрыва.

Серийное производство Mk.5 началось 1 июня 1951 г. Всего до апреля 1955 г. выпустили около 140 бомб, состоявших на вооружении до 1963 г. Mk.5 считалась тактической ядерной бомбой, но использовалась, скорее, как малая стратегическая (малая по массе, но не по стоимости и тротиловому эквиваленту). Единственным самолетом тактической авиации, способным нести Mk.5, был реактивный средний бомбардировщик Норт Америкой B-45. Позднее ядерный заряд W-5 использовался в крылатых ракетах GAM-63 "Раскл", RGM-6B "Регулус I", MGM-1A "Матадор" и в первой тактической атомной бомбе Mk.7, приспособленной для наружной подвески.