W 1963 w ZSRR produkowano wagony czteroosiowe LM-57 oraz RWZ-6. Niewielkie fabryki, leningradzka WARZ oraz ryska RWZ, budowały je tylko na lokalne potrzeby. Żaden z tych modeli nie mógł jeździć w zestawach dwuwagonowych, a dodatkowo oba były trudne w produkcji. Opracowano projekt nowego tramwaju, który zawierał w sobie rozwiązania wzięte z Tatr oraz doświadczenia zdobyte przez przodującą w ZSRR fabrykę w Leningradzie. Nowe tramwaje miały zostać uproszczone. Zrezygnowano z urządzeń pneumatycznych. Rezultatem modyfikacji był tramwaj KTM-3, którego produkcję zlecono fabryce w Ust'-Katawie. Dostrzeżono w niej duży potencjał produkcyjny i uwzględniono doświadczenie w budowaniu dwuosiowego KTM-2.
KTM-5 i KTM-5M Próby z KTM-3 wykazały konieczność dokonania zmian w projekcie, co spowodowało powstanie nowego modelu KTM-5. KTM-5 wyglądał jak hybryda LM-57 i T3. Pierwszy prototyp został zbudowany w 1963 i został wysłany na testy do Czelabińska. W Czelabińsku pracował do 1969, kiedy z nieznanych przyczyn został przekazany fabryce. Najprawdopodobniej był bardziej zawodny niż KTM-2 oraz trudniejszy w eksploatacji.