С этой инициативой и выступили летом 1933 года конструкторы НАТИ. Ими предлагалась обратная поузловая унификация, когда сельскохозяйственный вариант трактора получал элементы трансмиссии и ходовой части, более характерные для быстроходной гусеничной машины: четырехступенчатую коробку передач с возможностью увеличения числа ступеней, двухкатковые блокированные пружино-балансирные каретки подвески, легкие и ажурные литые траки гусениц, торцевой отбор мощности, закрытую кабину[* Через несколько десятков лет, когда потребовались более высокие рабочие скорости сельскохозяйственных тракторов, эти удачно выбранные конструктивные элементы оказались для них очень уместными.]. Эти прогрессивные решения, заложенные в конструкцию транспортного трактора, при его ограниченных сцепных возможностях и мощности двигателя, не обеспечивали выполнения всех требований к полноценному среднему артиллерийскому тягачу для армии, но позволяли в определенной мере содействовать решению транспортных задач.
Опытный трактор СТЗ-НА ТИ в варианте бензозаправщика
Тракторы СТЗ-5 с 76-мм пушками Ф-22УСВ на параде. Москва, / мая 1940 г.
Разработка двух видов тракторов под общим руководством В.Я.Слонимского (НАТИ) велась параллельно в течение двух лет на СТЗ объединенным КБ (30 человек), куда входили заводские инженеры и прикомандированные к ним работники института. Большой вклад в создание транспортного трактора СТЗ-НАТИ 2ТВ (чаще использовалось заводское название СТЗ-5) внесли конструкторы И.И.Дронг, В.А.Каргополов, Г.Ф.Матюков и Г.В.Соколов — от СТЗ; А.В.Васильев, В.Э.Малаховский, Д.А.Чудаков и В.Н.Тюляев— от НАТИ.
В начале 1935 года была построена третья серия опытных образцов СТЗ-5. Эти машины, показанные 16 июля вместе с сельскохозяйственным трактором СТЗ-З высшему руководству страны во главе с И.В.Сталиным, получили полное одобрение, а в кузове СТЗ-5 члены Политбюро даже проехались по опытному полю НАТИ. 10 декабря 1935 года два СТЗ-5, участвовавших в зимнем пробеге Сталинград — Москва, успешно продемонстрировали в Кремле, Обнаруженные во время испытаний недостатки транспортного трактора устранили к 1936 году. Но на подготовку его к производству, вслед за СТЗ-З, на Сталинградском тракторном заводе ушло два года.
Компоновка тягача СТЗ-5 (фотокопия с руководства службы):
Трактор СТЗ-5 буксирует ни огневую позицию 122-мм гаубицу образца 1938 года. Битва за Москву, 1941 г.