1948 Харківський завод транспортного машинобудування випустив два (за непідтвердженими даними п'ять) експериментальних тепловози на базі тепловозів серії ТЕ1, що призначалися для роботи в умовах суворого клімату (найперше північних районів СРСР).
Дизель-генераторна установка на тепловозах серії ТЕ5 не закривалася капотом, а поміщалася в кузов вагонного типу. Для обігріву машинного приміщення і кабіни машиніста встановлювалися парові котли. Головна частина локомотива, на відміну від тепловозів ТЕ1, перебувала не з боку дизельного двигуна, а з боку акумуляторної батареї. В іншому конструкція, а отже і тягові характеристики, дослідних ТЕ5 не мали відмінностей від ТЕ1.
Раков В. А. Тепловозы серий ТЭ1 и ТЭ5 // Локомотивы отечественных железных дорог 1845 - 1955. — 2-е изд., перераб. и доп. — Москва : Транспорт, 1995. — С. 375 - 377. — ISBN 5-277-00821-7.(рос.)
Прапорець вказує країну виготовлення. В дужках подано роки виготовлення. Курсивом вказано дослідні тепловози. Жирним виділено маневрові тепловози. Ширина колії: 1 — 750 мм, 2 — 1000 мм 3 — 1067 мм, 4 — 1435 мм.