Используя опыт создания ракеты Х-22, коллектив разработчиков МКБ "Радуга" в 1960 г. начал проектирование ракетного комплекса К-26 с УР Д-5. Он предназначался для борьбы с радиоконтрастными морскими и сухопутными целями и мог комплектоваться фугасно-кумулятивным зарядом "М", либо специальным "Н".

Размеры ракеты Д-5 по сравнению с Х-22 несколько уменьшились, сократилась дальность, а масса БЧ увеличилась. Был применен новый мощный ЖРД С5.33, представлявший собой дальнейшее развитие двигателя С5.44 ракеты Х-22. Система управления была усовершенствована и обеспечивала возможность выполнения противозенитного маневра в случае облучения ракеты РЛС противника. По самолетному оборудованию ракета была совместима со старыми комплексами К-10 и К-11-16 на базе Ту-16, но для подвески требовала усиленных держателей БД-487.

Одним из новшеств, введенных в конструкции планера УР Д-5, были тонкостенные обтекатели ГСН с сетчатым заполнителем. Технологию их изготовления начали разрабатывать в 1963 г. под руководством ведущих инженеров завода " 256 В. Леженина, Л. Куриловой и др. Участвовали также сотрудники ВИАМ.
В конструкции ракеты были использованы уже освоенные промышленностью материалы - стали 30ХГСНА, ЭИ-654, 12ХНВА и алюминиевые сплавы Д-16Т, АМГ-6Т. Новыми были процессы их механической и термической обработки, а также методики получения фасонных сотовых панелей минимальной массы с заполнителем из фольги. Тонкие сотовые пакеты сложной формы заливались расплавленным ксилитом и фрезеровались после его затвердевания с высокой точностью.

Испытания УР Д-5 с борта Ту-16 были завершены в полном объеме лишь в 1969 г., но уже с 1966 г. ракета начала серийно выпускаться под индексом КСР-5 на ДМЗ. Было доработано небольшое количество самолетов ранее выпущенных Ту-16, получивших РЛС "Рубин-1К" под центральной частью фюзеляжа и два БД-487 под крылом (нормальная нагрузка - одна ракета). В дальнейшем для ВМФ новым комплексом переоборудовались Ту-16К-10 (Ту-16К10-26), а для ВМФ и ВВС - Ту-16К11-16 (Ту-16КСР2-5). За разработку изделия Д-5 большая группа сотрудников МКБ "Радуга" во главе с А.Я. Березняком была награждена Государственной премией за 1970 г.

В начале эксплуатации в частях ВВС произошло несколько тяжелых аварий с ракетами КСР-5. Сварные хромансилевые шары-баллоны, заряженные давлением 350 атм. взрывались, давая множество осколков. Изделие при этом полностью разрушалось, а личный состав получал ранения. В связи с этим по ходу выпуска была внедрена обмотка баллонов стеклотекстолитовыми жгутами. Это позволило обеспечить достаточную прочность даже при уменьшении толщины стенок на 1 мм. Если же такой баллон разрушался (это могло произойти из-за небрежности при заправке), то он разделялся на две половины, не давая мелких осколков.
Кроме основного, поставлялся также вариант ракеты КСР-5Н, имевший ту же АРГСН, что и базовый, но отличавшийся рядом систем, в том числе бортовыми источниками питания. В 1972 г. была создана противорадиолокационная УР КСР-5П. Ее носитель Ту-16К-26П получил станцию целеуказания "Рица", которая устанавливалась и на Ту-16КСР2-5. За создание ракеты КСР-5П МКБ "Радуга" получило Государственную премию за 1977 г.

В 1967 г. на ЭМЗ были начаты работы по дооснащению комплексом К-26 бомбардировщиков 3М. Серийный самолет  0305 получил 2 БД-487, РЛС "Рубин-1МЕ", аппаратуру целеуказания для КСР-5П и СПС "Азалия". Испытания самолета, названного ЗМ-5, прошли успешно, однако не был решен вопрос о продлении ресурса самолетов, и работы прекратили. В начале семидесятых аналогичную доработку прошел один Ту-95М (Ту-95М-5, комплекс К95-26). В 1976 г. он прошел испытания. В начале намечалось доработать 33 самолета Ту-95М, но по причине исчерпания их ресурса это сделано не было.

В настоящее время боевые варианты ракет КСР-5, КСР-5Н и КСР-5П сняты с вооружения. В строю остаются несколько носителей Ту-16КРМ, оснащенных ракетами-мишенями КСР-5НМ и MB (низковысотными и высотными). Мишени КСР-5 предназначены для имитации полета самолетов и крылатых ракет различных типов в т.ч. малоразмерных и дозвуковых в широком диапазоне чисел М и высот. Мишени могут оснащаться аппаратурой регистрации параметров траектории атакующей ракеты. Мишени (в отличие от боевых ракет КСР-5) предлагаются на экспорт.