1976年4月3日，水轰-5首次水上起降试飞典礼隆重举行。上午10时，飞机在水面上起飞，承担这次任务的是海军航空兵某部飞行中队长黄星辉等7人，时间长度为23分钟，首次水上起降试飞获得成功。
首飞之后，又制造出首批4 架飞机。1985 年底，4 架飞机均完成了从湖北到湖南的三角航线试飞。1985 年11月到12月，在18 个飞行日的试飞中，飞机出勤率和科目试飞成功率达100%，实现了无故障飞行。1986 年后，该机种交付海军使用，开始接替陈旧的别-6和青-6型水上飞机。1987年，水轰-5飞机荣获国家科技进步一等奖。大兴安岭火灾后，水轰-5灭火机改型开始研制。
