Учитывая мнение военных заказчиков, руководство Комиссии по атомной энергии пришло к компромиссному решению: в октябре 1948 г. в составе LASL было образовано новое отделение для проектирования малогабаритной бомбы Мк.5, но это направление не было приоритетным — основные силы и средства были направлены на развитие стандартных бомб Мк.4 и Мк.6. Для Мк.5 были предварительно приняты диаметр 1300 мм и масса 3300 кг. Предполагалось разослать габаритные чертежи новой бомбы авиационным фирмам в мае 1949 г., начать испытания в 1951 г. и, в случае успеха, принять Мк.5 на вооружение в 1952 г.

Тем временем успехи в разработке новых фокусирующих систем позволили найти новые пути уменьшения диаметра имплозивного заряда без снижения коэффициента использования делящихся материалов. Экспериментально были отработаны не только 32-линзовые фокусирующие системы, использованные в первых имплозивных зарядах Mk.lll и Мк.4, но и новые 60-линзовые и 92-линзовые системы (92-линзовая система была образована комбинацией 32- и 60-линзовых систем). Чем больше число линз в составном заряде, тем лучше сферическая симметрия имплозии и, соответственно, степень сжатия ядра при меньшем количестве взрывчатого вещества.

Разработка малогабаритной бомбы Мк.5 резко ускорилась летом 1950 г., после начала Корейской войны.

Весной 1951 г. на полигоне в штате Невада состоялись испытания 92-линзового заряда, а 7 апреля того же года на атолле Эниветок — комплектной бомбы Мк.5. Мощность взрыва составила 81 кт тротилового эквивалента — в два раза выше мощности 32-линзового заряда бомбы Мк.4.

Серийное производство малогабаритной бомбы Мк.5 началось 1 июня 1951 г. Всего до апреля 1955 г. было выпущено около 140 бомб четырёх модификаций: Mod.0, Mod.1, Mod.2 и Mod.3. Они состояли на вооружении до 1963 г. Ядерный заряд имел диаметр 990 мм (39 дюймов), массу — 1200 кг, тротиловый эквивалент 60—80 кт. Заряд Мк.5 имел новый нейтронный инициатор Том, использовавший вместо полония-210 один из радиоактивных изотопов актиния с большим периодом полураспада. Масса всей бомбы составляла 1440 кг.

В отличие от Мк.4, бомба Мк.5 имела лёгкий наборный корпус из алюминиевых сплавов. Диаметр бомбы — 1110 мм, длина — 3350 мм. В носовой части корпуса имелся двустворчатый люк, через который вручную устанавливалось ядро заряда, в том числе в полёте. В герметичном бомбоотсеке тяжёлого палубного штурмовика A3D эта операция занимала 8 мин. Поздние модификации Мк.5 имели систему автоматической установки ядра.

Атомная бомба Мк.5.	Атомная бомба Мк.5. Передние створки открыты.
Лёгкий бомбардировщик В-45 «Торнадо» — единственный самолет тактической авиации, способный нести атомную бомбу Мк.5.	Обширный бомбовый отсек палубного бомбардировщика A3D-1 (B-66) мог вместить стратегические атомные бомбы первого поколения.

Система подрыва Мк.5 была аналогичной таковой у Мк.4, но с облегчённым блоком автоматики. Существенными нововведениями было использование дополнительного таймера, который мог запускаться по сигналу от радиовысотомера, и пьезоэлектрических ударных взрывателей. Таймер позволял взрывать ядерный заряд на высотах, меньших минимальной для высотомера «Арчи» — 300 м. Ударные пьезоэлектрические взрыватели обеспечивали наземный ядерный взрыв при ударе о грунт даже при полном отказе всей автоматики. Более ранние ударные взрыватели с использованием гремучей ртути обеспечивали только самоликвидацию бомбы без ядерного взрыва.

В качестве носителей бомбы Мк.5 применялись стратегические бомбардировщики В-29, В-36, В-47, В-50, В-52 и тяжелые палубные штурмовики AJ и A3D (В-66). Мк.5 считалась тактической ядерной бомбой, но использовалась скорее как малая стратегическая (малая по массе, но не по тротиловому эквиваленту). Единственным самолётом тактической авиации, способным нести Мк.5, был реактивный средний бомбардировщик Норт Америкен В-45, выпущенный малой серией в 145 машин, из них 53 носителя ядерного оружия. В бомбоотсек легкого бомбардировщика Мартин В-57 она не помещалась.

Бомбометание проводилось с больших высот от 10000 м, также не характерных для тактической авиации. При сбросе с меньших высот на высоких скоростях, характерных для реактивной авиации, бомба Мк.5 испытывала недопустимые перегрузки. Последнее объяснялось большим лобовым сопротивлением, передней центровкой и большим удлинением корпуса.