由于直-5在中国空军使用过程中暴露出一些问题，因此122厂在直-5批量生产过程中进行了一系列的改进。1962年，哈尔滨飞机制造厂派员前往西藏地区，考察中印边界自卫反击战中被中国俘获的美国贝尔47G3直升机和击落的苏制米-4直升机残骸，收集到了米-4直升机新安装的金属旋翼碎片，为研制金属旋翼提供了参照实样。

1963年哈飞开始用金属旋翼桨叶代替原设计的钢梁木结构旋翼桨叶，提高了旋翼的使用寿命和全机的飞行性能。1966年6月22日，自制金属旋翼装机试飞。在旋翼大梁内充高压氮气，并装有压力信号器，能及时发现旋翼大梁裂纹，大大延长了直升机和旋翼的翻修寿命。

当年8月6日，新金属旋翼经过国家验收后转批量生产，并从直-5第12批第七架机起，装用金属旋翼。直-5的尾桨在1966年后也改用玻璃钢制造。将燃油箱改为薄壁软油箱，将座舱内活动副油箱改为机身两侧外挂副油箱，增加了座舱的有效空间。在机身地板下增加了一个650×900毫米的大舱口，便于吊升或投放货物，同时将手摇绞车改为电动绞车。将3千瓦发电机改为6千瓦发电机。将固定式氧气设备改为活动式氧气设备，减少了飞机的结构重量。改进了总距-油门操纵把手，可保证在1500米高原上正常起飞。将飞机的第一次翻修寿命由3年500小时延长为800小时。旋翼的寿命由500小时提高到600小时，后又延长到800小时。

直-5型直升机从1963年定型转入批量生产，到1979年停止生产，共生产了545架，包括基本型437架、客运型86架、林业型7架、水上救生型13架、海测型2架。1966年是全厂生产直－5型号最多、数量最多的一年。这年共生产了直－5直升机102架，其中基本型58架、客运型30架、林业型5架、水上救生型7架和航测型2架。由于批量生产，该机的生产成本开始大幅下降，销售价格也开始不断下降，1963年售价为158．1万元，1966年降至97万元，1967年更降至48万元。

该机于1980年停产 ，曾装备中国空军、海军和陆军的直-5现已全部退役。