Su diseño se inspira en el exitoso avión caza Mirage III de Dassault, existiendo varias versiones del mismo.Comparado con el Mirage IIIE el Mirage 5 incluyó los siguientes cambios: se desplazó la aviónica principal desde la parte posterior de la cabina hasta el lugar ocupado por el radar, dando lugar a una proa más estilizada y de forma cónica, se agregó 470 L de carburante en el sitio del radar.Se eliminó la posibilidad de colocarle el nuevo motor a chorro tipo SEPR, más grande y pesado.A finales de 1969, los israelíes, que tenían pilotos en Francia probando los aviones en bases aéreas militares, pidieron que los aviones fueran transferidos a Córcega, en teoría para permitirles continuar con los vuelos de entrenamiento durante el invierno.El gobierno francés sospechó que los aviones serían enviados a Israel, cuando los israelíes intentaron que los aviones fueran equipados con tanques de combustible externos de largo alcance, uno bajo el fuselaje central y dos bajo las alas, y por lo tanto, el gobierno francés no dio la autorización necesaria.Finalmente Israel decidió cancelar la operación de compra y recibir los fondos pagados a Dassault.Exportaciones de unidades recién construidas del nuevo Mirage 5 fueron el mayor éxito de ventas de Francia, incluyeron aeronaves vendidas a Israel, Emiratos Árabes Unidos, Egipto, Australia, Bélgica, Suiza, Gabón, Libia, Pakistán, Argentina, Brasil, Colombia, Perú, Chile, Venezuela, Zaire y Sudáfrica.El Mirage 5PA3 pakistaní, fue acondicionado con un radar Thompson-CSF Agave con capacidad de guía para el misil antibuque (aire-mar) Exocet, sistema aplicado rápidamente por otros países en mejoras y actualizaciones Up-grade de los aviones comprados.Estas unidades estuvieron concentradas en el Grupo n.º 4 de la IV Brigada Aérea, Chabunco, Punta Arenas, con 14 aparatos monoplazas y dos biplazas.Por otra parte, el motor fue cambiado por el ATAR 9K-50, siendo este una versión más potente en comparación con la antigua planta motriz, con la ventaja adicional de menor consumo de combustible.Se le incorporó el radar CSF Cyrano IV (utilizado por el Mirage F-1) de mayores prestaciones, en comparación con el Cyrano IIB y también sistemas para ECM (Electronic Counter Messure) o guerra electrónica.
Actuales (en azul) y anteriores (en rojo) usuarios del Mirage 5. Los usuarios de la variante designada por Israel como IAI Nesher están resaltadas en naranja.
