Весной 1936 года группа специалистов под руководством профессора Харьковского авиационного института И.Г.Немана, уже известного своими трудами в области самолетостроения, сконструировала двухместный разведчик монопланной схемы, названный Р-10 (ХАИ-5). По своей аэродинамической схеме и конструктивному исполнению самолет ХАИ-5 имел много общего с ХАИ-ВВ и отличался от него в основном меньшими геометрическими размерами, более мощным двигателем воздушного охлаждения М-25 и различными местными аэродинамическими и конструктивными улучшениями.
Самолет ХАИ-5 являлся двухместным монопланом с низкорасположенным крылом, закрытой кабиной летчика, экранированной турелью стрелка и убирающимся в центроплан с помощью пневматического привода одностоечным шасси с тормозными колесами. Самолет имел продольную схему компоновки фюзеляжа с большим разносом масс по длине. Для предотвращения резкого сдвига центра тяжести самолета назад из-за размещения кабины летчика-наблюдателя (летнаба) в хвостовой части фюзеляжа на самолете ХАИ-5 использовалось крыло с большой стреловидностью отъемных частей. Продольная балансировка самолета обеспечивалась триммерами руля высоты. Конструкция самолета – в основном деревянная, за исключением хвостового оперения, имевшего металлическую конструкцию, обтянутую полотном. Крыло самолета оснащалось посадочными щитками Шренка с пневматическим управлением, применение которых позволило на 15 км/час уменьшить посадочную скорость самолета и совместно с тормозами колес почти на 100 м сократить длину пробега. Наступательное стрелковое вооружение самолета состояло из двух несинхронных крыльевых пулеметов ШКАС с боекомплектом по 450 патронов: На штурмовом варианте предусматривалась установка четырех таких пулеметов. В кабине летнаба размещался подвижный оборонительный пулемет ШКАС с боезапасом 600 патронов. Он устанавливался в экранированной турели МВ-З конструкции Г.М.Можаровского и И.В.Веневидова, вредное сопротивление которой уменьшалось передним и задним фюзеляжными обтекателями. На самолете обеспечивались внутренняя подвеска в фюзеляжном бомбоотсеке 300 кг бомб (шести фугасных авиабомб массой по 50 кг), их поодиночный и залповый прицельный сброс из кабин летнаба и летчика. Самолет имел аэрофотоаппаратуру и радиооборудование для двухсторонней радиосвязи. В конце августа 1936 года на государственные испытания поступил опытный многоцелевой самолет ХАИ-5, предназначенный для использования в качестве разведчика, штурмовика и легкого бомбардировщика.
По оценке летчиков ХАИ-5 обладал удовлетворительной устойчивостью по всем трем осям. Его техника пилотирования ничем не отличалась от техники пилотирования других самолетов разведывательного типа и все элементы полета, в том числе петли, перевороты через крыло и штопор, выполнялись довольно легко, без напряжения. Самолет хорошо слушался рулей, и при использовании триммера на руле высоты нагрузка на ручку управления была незначительной. Выполнение посадки требовало плавного вывода самолета из планирования и повышенного внимания летчика на выравнивании. Испытатели отмечали, что по сравнению с разведчиками Р-5 и Р-Z, состоявшими на вооружении, самолет ХАИ-5 имел значительные преимущества в горизонтальной скорости, не уступал им в скороподъемности, обладал лучшим обзором для членов экипажа и большими углами обстрела. Несмотря на то, что ХАИ-5 почти на 60 км/час уступал в максимальной скорости горизонтального полета самолету Р-9 с неубирающимся шасси, он был рекомендован к принятию на вооружение под обозначением Р-10. Это решение и начавшееся в 1937 года его серийное производство определялись необходимостью срочной замены устаревших разведчиков и штурмовиков Р-5 и Р-Z более современным самолетом, хотя и не вполне соответствующим новым требованиям.
Самолет Р-10 состоял на вооружении авиационных частей до начала Великой Отечественной войны. Его сменили затем более скоростные двухмоторные самолеты Пе-2 и Пе-3, а также истребители, применяемые в качестве разведчиков. Для гражданской авиации строился почтово-грузовой вариант самолета, который эксплуатировался на воздушных линиях под маркой ПС-5.