W samolotach seryjnych zmniejszono uzbrojenie obronne, pozostawiono jedynie wieżyczkę z tyłu kadłuba uzbrojoną w dwa działka kal. 20 mm, natomiast z przodu kadłuba umieszczono radar APS-80 (wcześniej planowano jego umieszczenie w kabinie załogi). Pierwszy lot samolotu seryjnego odbył się 22 czerwca 1951 roku. Oprócz tego znalazły się na jego pokładzie urządzenia do wykrywania okrętów podwodnych: sonar pasywny i aktywny. W czasie produkcji seryjnej, po zbudowaniu 34 samolotów, następne wyposażono dodatkowo w detektor anomalii magnetycznych AN/ASQ 8, tak wyposażone samoloty oznaczono jako P5M-1S. W tym czasie zbudowano także siedem takich samolotów dla amerykańskiej Straży Wybrzeża, samoloty te nie posiadały uzbrojenia, natomiast otrzymały wyposażenie dla ratownictwa morskiego.
W 1951 roku rozpoczęto prace nad nową wersją tego samolotu, która została oblatana w sierpniu 1953 roku i otrzymał oznaczenie P5M-2. Otrzymał on nowe wyposażenie do wykrywania okrętów podwodnych oraz mocniejszy silnik. Zbudowano 117 tego typu samolotów. Ponadto zbudowano 7 samolotów dla Straży Wybrzeża, bez wyposażenia wojskowego, ale ze sprzętem do ratownictwa morskiego. W 1959 roku zbudowano także 12 tego typu samolotów dla francuskiej Marynarki Wojennej.