По состоянию на 1 января 1941 года в артиллерии Красной Армии эксплуатировалось 2839 тягачей СТЗ-5 (13,2% парка), хотя по штатам полагалось иметь 5478 машин. Даже в стрелковой дивизии по штатам, утвержденным в апреле 1941 года, должно было насчитываться 5 машин. В начале войны из-за нехватки в армии более мощных тягачей этими тракторами закрывали все образовавшиеся бреши в системе мехтяги и транспортного обеспечения артиллерии, а также танковых частей, что вынуждало с помощью СТЗ-5 буксировать орудия и прицепы гораздо более тяжелые, чем это допускалось его ТТХ. Такая же нехватка других, более подходящих транспортных средств высокой проходимости заставляла монтировать на СТЗ-5 реактивные минометы БМ-13, впервые примененные осенью 1941 года под Москвой, а затем широко — и на других фронтах. При обороне Одессы, где было много тракторов СТЗ-5, они использовались как шасси для постройки суррогатных танков «НИ» с тонкой броней и пулеметным вооружением, обычно снятым с устаревших или подбитых бронемашин. На базе СТЗ-5 пытались делать даже легкие танки с 45-мм пушкой.
Несмотря на большие потери осенью 1941 года, другие заводы были вынуждены прекратить производство тягачей, поэтому вся тяжесть снабжения Красной Армии транспортными гусеничными машинами легла на Сталинградский тракторный, который с 22 июня до конца года произвел 3146 СТЗ-5; за 1942 год — 3359.
Даже приближение противника к Сталинграду не остановило столь нужное армии производство, несмотря на то, что из- за разорванной войной кооперации с другими заводами СТЗ вынужден был делать все комплектующие изделия сам. С 23 августа, дня прорыва немцев к заводу, по 13 сентября 1942 года, когда производство было остановлено, с конвейера удалось снять 31 тягач СТЗ-5.
Гвардейские минометы на базе СТЗ-5 ведут огонь по вражеским позициям. Район Сталинграда, 1943 г.
Масса в снаряженном состоянии
с экипажем без груза, кг 5840
Грузоподъемность платформы, кг 1500
Масса буксируемого прицепа, кг 4500
с перегрузкой 7250
Мест в кабине 2
Мест в кузове для сидения 8 — 10
Габариты, мм:
длина 4150
ширина 1855
высота по кабине (без нагрузки) 2360
База опорных катков, мм 1795
Колея (по серединам гусениц), мм 1435
Ширина гусениц, мм 310
Шаг траков гусениц, мм 86
Дорожный просвет, мм 288
Среднее удельное давление на грунт с грузом на платформе, кгс/см² 0,64
Максимальная мощность двигателя, при 1250 об/мин, л.с. 52 — 56 Максимальная скорость по шоссе, км/ч 21,5 (до 22)
Запас хода по шоссе с прицепом, км до 145 (9 ч)
Предельный преодолеваемый подъем по твердому грунту без прицепа, град 40
Максимальный преодолеваемый подъем по сухой грунтовой дороге с грузом и общей массой прицепа 7000 кг, град 17
Часовой расход топлива при движении по шоссе, кг:
без прицепа 10
с прицепом 12
Минимальный расход топлива на 1 км пути (на 5-й передаче) по шоссе, кг 0,8
Всего завод изготовил 9944 таких машины, из них 6505 — после начала войны. Однако в армии на 1 сентября 1942 года этих машин насчитывалось всего 4678 — сказывались большие летние потери. СТЗ-5 честно дослужили в армии до окончания военных действий, а до 1950-х годов их использовали в различных отраслях народного хозяйства, где работоспособность тягачей-ветеранов поддерживалась за счет запчастей, к еще выпускавшемуся и широко распространенному в народном хозяйстве «старшему брату» — трактору СТЗ-З (АСХТЗ-НАТИ). Это говорит о том, что поставленная в 1930-е годы непростая задача создания недорогого и массового транспортного трактора, унифицированного с пахотным, была успешно выполнена.
Транспортный трактор «Сталинец-2»