В передней части под заостренным радиопрозрачным обтекателем располагалась антенна активной радиолокационной головки самонаведения, за ней – блоки ее аппаратуры. Обтекатель был выполнен из двух слоев стеклопастика, разделенных сотовым наполнителем. Меньшие, по сравнению с Х-22, масса и габариты боевой части позволили применить более технологичную схему ее загрузки через люк в верхней половине фюзеляжа, отказавшись от принятого в ракете для Ту-22 торцевой стыковки отсека боевой части по поперечному технологическому разъему. Баковые отсеки ракеты обеспечивали размещение 660 л горючего ТГ-02 и 1070 л окислителя АК-27П. Меньшая, в соответствии с сократившейся дальностью, продолжительность сверхскоростного полета позволила упростить защиту топлива от перегрева. За топливными отсеками размещался отсек с аппаратурой системы управления, баллоны высокого давления, двигатель с его агрегатами и рулевые машины для задействования дифференциально отклоняемых консолей горизонтального оперенья и поворотного верхнего киля.
Пуск ракет мог производиться с удаления до 280 км от цели при полете носителя на высоте 8…11 км. При этом радиолокационная станция самолета должна была обнаружить цель на дальности не менее 350 км. При полете к цели ракета развивала скорость до 900 м/с и достигала высоты 22 км. В целом схема полетного функционирования была близка к принятой для Х-22 и также предусматривала заключительный участок пикирования.
Собственно говоря, на вооружение поступило несколько вариантов ракетоносцев, способных нести новую ракету. Получилось так, что более 440 Ту-16, предназначенных для применения ракет семейства КСР-2/КСР-11, представляли собой конгломерат модификаций, обладавших различными боевыми возможностями, в зависимости от того, в какой последовательности осуществлялось переоборудование первоначально изготовленных бомбардировщиков, торпедоносцев или ракетоносцев.
Эта специфика сохранилась и при последующей модернизации самолетов для применения ракет КСР-5. Наибольшей универсальностью обладали 125 ракетоносцев Ту-16КСР-2-5-11, переоборудованные в основном из самолетов Ту-16К-11 -16 – доработанных бомбардировщиков Ту-16А и Ту-16АЗ, а также 15 Ту-16К-26 на базе Ту-16-11-16КС, уже ранее переоснащенных первых отечественных реактивных ракетоносцев, входивших в систему “Комета”. Наряду с противокорабельными КСР-2 и КСР-5 они могли применять противорадиолокационные КСР-11. Внешне на эту способность указывала размещенная на переднем фонаре кабины штурмана напоминающая перевернутую букву “Т” крестовина с тарельчатыми антеннами станции разведки радиоизлучающих объектов “Рица”. Только противокорабельными ракетами оснащались 110 ракетоносцев Ту-16КСР-2-5 – дооборудованные самолеты Ту-16КСР-2А, созданные в начале шестидесятых годов дооборудованием бомбардировщиков. Большинство новых ракетоносцев сохранило с минимальными доработками преемственность с носителями КСР-2 и КСР-11, по основной РЛС “Рубин-КВ” и балочным держателям БД-352. На части самолетов взамен расположенной под кабиной пилотов станции “Рубин-КВ” ближе к бомбоотсеку разместили более мощную станцию “Рубин-М" Все самолеты Ту-16 в процессе переоборудования под применение КСР-5 оснащались системой управления ракетного оружия “Взлет” взамен оборудования, ранее созданного для системы КСР-2 и внешне минимально отличались друг от друга и от непереоснащенных образцов.
Однако вскоре ракетами КСР-5 стали вооружаться и самолеты с весьма характерным обликом – ракетоносцы Ту-16К-10. Более 210 таких носителей, отличающихся применением размещенных под носовыми обтекателями мощными РЛС “ЕН”, было специально построено в конце пятидесятых – начале шестидесятых годов для системы К-10. Дооснащение этих самолетов ракетами КСР-5 было задано еще Постановлением от 23 июня 1964 г., при этом новому комплексу придавалось обозначение К-36. В дальнейшем это наименование не прижилось – вместо него стало употребляться название К-10-26, а самолеты получили обозначение Ту-16К-10-26. После принятия системы на вооружение 12 ноября 1969 г. отечественная авиация получила исключительно мощное оружие. Самолет мог нести наряду с двумя высотными КСР-5 также К-10С, атакующую цели на средних и малых высотах. Это затрудняло организацию противодействия со стороны противника. Разумеется, многократно увеличенная нагрузка для Ту-16К-10 почти втрое ограничивала радиус действия, но он оставался вполне достаточным для решения ряда оперативных задач, особенно на закрытых морских театрах. Под вариант Ту-16К-10-26 было дооборудовано 85 носителей.
Аналогично тактически дополняющей друг друга паре КСР-2/КСР-11 противокорабельная ракета КСР-5 послужила основной для создания противорадиолокационной ракеты КСР-5П.