САМ-5 - один из первых цельнометаллических легкомоторных многоместных самолетов, представлявший собой свободнонесущий моноплан с высоко расположенным крылом.

В 1935 году молодой конструктор при поддержке областной организации Осоавиахима и студентов авиатехникума закончил работу над новым вариантом самолета тоже с двигателем М-11 и максимальным использованием в конструкции дерева. Машина, названная САМ-5-бис, получилась предельно легкой и весьма экономичной.
Продолжая совершенствовать самолет, группа А.С.Москалева в 1937 году передала на испытания его третий вариант — САМ-5-2бис. Это был немного уменьшенный в размерах и аэродинамически улучшенный самолет, вариант предыдущего, тоже пятиместный с двигателем М-11, но со свободнонесущим крылом и оригинальным шасси. 

Фюзеляж "САМ-5-бис" - деревянный, шпангоутно-ферменной конструкции, состоящий из передней и хвостовой частей. Он имеет прямоугольную форму в поперечном сечении.

Передняя часть состоит из верхних и нижних лонжеронов, соединенных при помощи 7 шпангоутов, раскосов, стоек и балок пола. Она обклеена фанерой и полотном. В верхней половине, между 1-м и 2-м шпангоутами, установлен маслобак. Фонарь летчика был выполнен из труб. Двухлонжеронный центроплан является составной частью фюзеляжа.

Хвостовая часть фюзеляжа - ферменной конструкции, состояла из стоек и расчалок. Верхняя часть ее была обшита фанерой. В первом отсеке хвоста размещается багажник с дверкой на левом борту. Последний отсек обшит фанерой, а в целом покрыт полотном на эмалите

Крыло состояло из 2 консолей трапециевидной формы с элеронами и 4 поддерживающих подкосов. Профиль крыла - Р-II, а в местах крепления элеронов - Р-IIС. Угол установки крыла на фюзеляже +2,5╟. Каждая консоль состояла из 2 лонжеронов, 16 нервюр и стрингеров. Крыло обтянуто полотном на эмалите, а корневая, передняя и концевая части его обшиты фанерой. Поперечный угол равен + 2╟25'. Подкосы были изготовлены из углеродистых труб (передний 48/45, задний 38,35), закрытых обтекателями. На правом переднем подкосе установлена трубка указателя скорости.

В самолетах типа "САМ-5-2-бис" крыло было выполнено свободнонесущим, неразрезным, с профилем Р-IIС. На передней кромке крыла вдоль всего размаха были установлены автоматические закрылки, а на задней - щелевые закрылки и элероны.

Элероны - деревянной конструкции, частично обшиты фанерой и обтянуты полотном.

Оперение - деревянной конструкции, состоит из горизонтального и вертикального оперения трапециевидной формы, симметричного профиля. Горизонтальное - неразрезное, стабилизатор двухлонжеронной конструкции. Снизу стабилизатор подкреплен к фюзеляжу двумя подкосами из эллиптической углеродистой трубы сечением 40- 20-65 мм. Угол установки стабилизатора (-3╟) можно регулировать в зависимости от центровки самолета. Вертикальное оперение - свободнонесущее. Киль - двухлонжеронной конструкции. Рули высоты и руль направления имеют аэродинамическую компенсацию рогового типа. На самолете "САМ-5-2-бис" стабилизатор без подкосов.

Шасси - пирамидального, безосно-го типа, состоит из раздельных полуосей, передних подкосов и амортизационных стоек. Амортизаторы имеют большой ход, благодаря чему самолет может совершать мягкую посадку. Амортизация - резиновая, пластинчатого типа. Полуоси, подкосы и амортизационные стойки заключены в обтекатели. На самолете установлены колеса размером 700 X 120 мм. Костыль состоит из амортизационной стойки и двух подкосов, приваренных к пятке.

На самолетах "САМ-5-2-бис" было шасси безосного типа, свободнонесущее, с резиновой амортизацией, спрятанной внутри фюзеляжа, с колесами 700 х 120 или 470 х 210. Полуось и задний подкос заключены в один обтекатель. В последних самолетах "САМ-5-2-бис" вместо костыля было установлено управляемое колесо со стойкой, с резиновой амортизацией. Управление колесом на земле осуществлялось с помощью тросов от руля направления.

Силовая установка состояла из двигателя воздушного охлаждения М-11, винта 0 2,4 м типа "У-2", силовой рамы, капота, систем управления двигателем, смазки и топлива.

Управление самолетом осуществлялось системами ручного и ножного управления с помощью качалок, роликов, тросовой проводки и тяг.