El 18 de octubre de 1929 volaba por vez primera el Kalinin K-5, con Mikhail Artemovich Snegiev a los mandos. Las priva ante la inspección del estado fueron positivas, y el avión fue aprobado para su producción. El motor fue uno de sus puntos flacos. El Bristol Jupiter, construido por Gnome et Rhone, era poco fiable, y el segundo prototipo volaba con un Pratt & Whitney Hornet.
Kalinin tuvo que buscar otro motor, el Shvetsov M-22, que era más fiable, pero producía más rozamiento, por lo que las características de vuelo se degradaron. Sin embargo, el avión comenzó a producirse en serie, y alrededor de un centenar entraron en servicio con este motor. Finalmente, el motor Mikulin M-17F, mucho más potente, fue instalado. De nuevo el mayor peso y potencia necesitaron reforzar alas y estructura, por lo que el avión se volvió más pesado.
En total, se fabricaron alrededor de 260 unidades de este transporte de pasajeros, lo que le convierte en el más numeroso antes de la guerra mundial. El K-5 sustituyó en servicio a los Junkers F-13 y Dornier Komet, y se mantuvieron en servicio hasta principios de los 40, siendo el avión principal usado por Aeroflot en sus rutas domésticas. La fuerza aérea rusa, lo empleo como transporte hasta 1943.
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