La bomba fue diseñada por el ingeniero químico soviético Nison Gelperin (1903-1989) en 1942. Gelperin proyectó y construyó bombas con pequeñas cubiertas de metal, para reducir el uso de hierro fundido y aluminio. En los desarrollos de Gelperin, las cubiertas de metal representaban solo el 35 por ciento del peso de la bomba.
En 1942, el Comité de Defensa del Estado de la Unión Soviética percibió la necesidad de armas que pudieran golpear las instalaciones industriales y militares, la construcción de astilleros y fortificaciones, sin la dispersión habitual de bombas de peso medio. El primer intento llegó en forma de un avión no tripulado explosivo, una versión modificada del TB-3, pero las pruebas de esta bomba voladora no fueron satisfactorias.
La Dirección de Logística de las Fuerzas Aéreas finalmente solicitó a Gelperin el desarrollo de una bomba de cinco toneladas, capaz de ser lanzada por el Pe-8, el bombardero soviético más pesado de la época. La versión definitiva del FAB-5000 se ajustó con seis fusibles laterales de contacto, y la ojiva se llenó con 3,200 kg (7,100 lb) de una mezcla explosiva de TNT, RDX y polvo de aluminio. El número de fusibles aseguró que la fuerza de la explosión se dispersara lateralmente, lo que aumenta el daño en áreas como compuestos industriales e instalaciones militares. Para cargar el dispositivo, las puertas de la bahía del bombardero tenían que permanecer medio abiertas. Las pruebas, sin embargo, fueron exitosas. Se lanzaron dos bombas, una desde una altura de 4.000 m y la otra desde 3.300 m. La primera bomba cayó en terreno abierto, dejando un cráter de 6 metros (20 pies) de diámetro y 3 metros (9,8 pies) de profundidad. La Hierba en un radio de 150 m fue carbonizada. La segunda bomba aterrizó en el bosque y dejó un cráter de 8 metros (26 pies) de diámetro y 3 metros (9,8 pies) de profundidad. Alrededor de 600 árboles fueron arrancados en un radio de 70 m, mientras que el 30 por ciento de los árboles a 135 m también cayó. Pruebas posteriores produjeron cráteres de hasta 20 metros (66 pies) de diámetro y 9 metros (30 pies) de profundidad. El proyecto fue llevado a la línea de ensamblaje y la bomba se puso rápidamente en servicio el 15 de febrero de 1943. Al final de la guerra, se habían entregado 98 FAB-5000 a las Fuerzas Aéreas Soviéticas, todos ellos producidos en 1943.