2S5式自行加农炮采用全焊接钢制结构，底盘由GMZ型装甲布雷车底盘改进而成，外形扁平低矮，两侧有6对橡胶负重轮。车体前部装有推土铲，用于开设阵地时清除各种障碍物。驾驶员位于前部左侧，炮长位于驾驶舱后部指挥塔内，前部有7.62mm机枪，一侧有红外探照灯和观察设备，发动机位于驾驶舱右侧。大功率4缸水冷式增压柴油机 可保障火炮以63km/h的速度在公路上行驶，最大行程达500kg。

火炮安装在车体后部，全部暴露在车外，瞄准手位于炮身左侧， 前方有防盾保护。其他3名炮手位于车体后部的扁形炮手舱内，顶部有 潜望镜供观察车外情况。炮身长达7.8m，前端装有5室炮口制退器。 为使长身管在行军时保持平稳状态，车体前部有固定器支撑。在发射 阵地展开时，先将火炮尾部的大型驻锄降下并插入地下，使整个炮车成为十分稳固的发射平台。通过炮尾部电力控制的链式输弹机，可将弹丸和发射药方便地传送到炮膛内。火炮既可使用车内的弹药，也可使用车外堆放在地面的弹药；还可以由炮手站在车后用遥控方式操纵自动装弹。车内携带30发炮弹，分3层直立放置在后舱左侧。借助自动 输弹装置可使火炮的最大射速达到6发/min。据称在首发射弹落到敌人 阵地前，一个炮兵连的6门火炮共可发射出40发炮弹。火炮方向射界± 15°，高低射界－2°～＋57°，发射普通榴弹最大射程28.5km，火 箭增程弹可达38～40km。此外还可配用核弹、化学弹、子母弹、混凝土爆破弹和“红土地”(Klasnopal)激光制导炮弹。 2S5式火炮有良好的越野机动性能和远射性能，它是同口径火炮中射程最远的一种。但是它也存在明显的不足，由于没有炮塔，就不能为炮手提供有效的防护，一旦遭到敌人反炮兵火力袭击，炮手容易遭受杀伤。同时也不能在核、生、化沾染的环境中使用。火炮的方向射界较小，不便于向快速机动的目标瞄准射击。针对这些不足，在以后设计的2S19式火炮中采用了全封闭炮塔结构显著提高了战场生存能力和全方位作战能力。

2S5式152km自行加农炮约于20世纪80年代初即已装备部队，到90年代 初，炮兵部队已装备了大约1650门，总计生产量在2000门以上，部分产品已开始出口。