東風5型柴油機車是電力傳動的六軸調車、小運轉用的柴油機車。機車車體為外走廊式、中梁承載的罩式車體結構，機車從前到後分別為輔助室、冷卻室、動力室、司機室和電氣室。為適應調車需要，司機室有主、副兩個操縱檯，均安裝了主控制器、操縱按鈕、空氣制動機、儀表和訊號顯示裝置等裝置，滿足機車正向和逆向執行時的操縱需要。動力室位於機車的中部，安裝有柴油發電機組及配套裝置。機車軸式Co-Co，機車構造速度為100公里/小時。
首批32臺由唐山機車車輛廠製造的東風5型機車裝用一臺8(V)240Z型柴油機，為8氣缸、四衝程的V型柴油機，並帶有渦輪增壓器和消音器，主要結構與東風4型機車的16V240ZJ型柴油機基本相同，採用鑄焊組合結構機體和合金球鐵曲軸，標定小時功率2000馬力，標定持續功率1800馬力，裝車功率1650馬力。而經過大連機車車輛廠改進的東風5型機車改用重新設計的8(L)240ZJ型柴油機，為8氣缸、四衝程的直立式柴油機，採用鑄焊組合結構機體和合金球墨鑄鐵曲軸，柴油機效能不變，雖然機體結構有較大變化但其大部分零部件仍然和16V240ZJ型柴油機通用互換。機車傳動方式為交—直流電傳動，其主發電機、矽整流櫃、牽引電動機、起動發電機和勵磁機均與東風4型柴油機車相同。柴油機直接驅動一臺三相交流同步發電機發電，經矽整流機組整流後供給六臺四極串勵直流牽引電動機透過傳動齒輪帶動車輪。
機車走行部為兩臺三軸轉向架，其形式和結構與東風4型機車轉向架基本相同，滾動軸承軸箱採用彈性拉桿定位，一系懸掛為軸箱圓彈簧並帶有液壓減震器，二系懸掛為橡膠堆，採用無心盤無導框的四杆機構牽引裝置。每臺轉向架裝用三臺牽引電動機，牽引電機為滑動抱軸承式半懸掛方式。基礎制動方式為單側槓桿制動、手制動停車制動，使用EL-14型空氣制動機，可以單獨制動機車或同時制動機車和列車。
東風5型柴油機車是電力傳動的六軸調車、小運轉用的柴油機車。機車車體為外走廊式、中梁承載的罩式車體結構，機車從前到後分別為輔助室、冷卻室、動力室、司機室和電氣室。為適應調車需要，司機室有主、副兩個操縱檯，均安裝了主控制器、操縱按鈕、空氣制動機、儀表和訊號顯示裝置等裝置，滿足機車正向和逆向執行時的操縱需要。動力室位於機車的中部，安裝有柴油發電機組及配套裝置。機車軸式Co-Co，機車構造速度為100公里/小時。
首批32臺由唐山機車車輛廠製造的東風5型機車裝用一臺8(V)240Z型柴油機，為8氣缸、四衝程的V型柴油機，並帶有渦輪增壓器和消音器，主要結構與東風4型機車的16V240ZJ型柴油機基本相同，採用鑄焊組合結構機體和合金球鐵曲軸，標定小時功率2000馬力，標定持續功率1800馬力，裝車功率1650馬力。而經過大連機車車輛廠改進的東風5型機車改用重新設計的8(L)240ZJ型柴油機，為8氣缸、四衝程的直立式柴油機，採用鑄焊組合結構機體和合金球墨鑄鐵曲軸，柴油機效能不變，雖然機體結構有較大變化但其大部分零部件仍然和16V240ZJ型柴油機通用互換。機車傳動方式為交—直流電傳動，其主發電機、矽整流櫃、牽引電動機、起動發電機和勵磁機均與東風4型柴油機車相同。柴油機直接驅動一臺三相交流同步發電機發電，經矽整流機組整流後供給六臺四極串勵直流牽引電動機透過傳動齒輪帶動車輪。
機車走行部為兩臺三軸轉向架，其形式和結構與東風4型機車轉向架基本相同，滾動軸承軸箱採用彈性拉桿定位，一系懸掛為軸箱圓彈簧並帶有液壓減震器，二系懸掛為橡膠堆，採用無心盤無導框的四杆機構牽引裝置。每臺轉向架裝用三臺牽引電動機，牽引電機為滑動抱軸承式半懸掛方式。基礎制動方式為單側槓桿制動、手制動停車制動，使用EL-14型空氣制動機，可以單獨制動機車或同時制動機車和列車。