A340-500是“新一代”中的超长航程型，原为全球续航距离最长的商用客机（DC-10空中加油机为目前续航距离最长的飞机），直至2006年初才被波音777-200LR Worldliner所取代。其翼展面积与A340-600相同。A340-500能在三级客舱运载313名乘客的情况下飞越超过8,650海里（16,000公里）。机身外形承继了A340-300并延长了4.2米。为提高航程，机身里安置了附加油箱。最大起飞重量368吨。由于机身过长，机尾安装了摄像头，方便驾驶员在停机位停靠。最初设计在1997年巴黎航展亮相，2002年2月11日首飞，第一架飞机2002年12月3日交付给阿联酋航空。

1997年，空中客车公司开始两款加长型空中客车A340的研制计划，包括侧重于航程的超长程型的-500型及侧重于提高载客量的-600型。A340-500型航程超越空中客车A340-200，能不经停飞行16000公里，允许航空公司飞更远的不经停航线，可将航线扩展到先前还没有服务的远距离目的地之间的不经停的直飞航线服务。A340-500与空中客车A340-300比较：机身加长3.3米，拥有较大的机翼面积，较小的垂直控制面，较大的水平控制面；大幅增加的运载燃油量（比-300型多出近50%）。采用4台推力分别达236千牛顿的Trent 556涡轮风扇发动机。A340-500型2002年2月首飞，2003年9月首架500机型交付阿联酋航空使用。

A340-500型开始首次商业飞行时曾是世界上航程最远的商业民航飞机，直至2006年初才被波音777-200LRWorldliner所取代。A340-500能在运载313名乘客的情况下飞越超过8,650海里（16,000公里）。新加坡航空公司使用A340-500营运不停站来往新加坡至美国新泽西洲纽瓦克国际机场的航线，全程需时18小时，乃全球最长的不停站商业航线，不过这是因航空公司减少了载客及载货量，以及增设额外燃油。2005年泰国国际航空公司引入空中客车A340-500，用于不停站往来曼谷至美国纽约(肯尼迪国际机场)的航班，全程需17小时。据说A340-500甚至能不停站由英国伦敦飞往澳洲佩思。

A340-500HGW (High Gross Weight，中译:较高总重量) 为一款续航距离达9,000海里（16,700公里）及最大起飞重量为380公吨的型号，是A340客机系列中航程最远的型号，以伦敦为中心能飞行到大洋洲。-500HGW将会使用经强化的-600HGW机身及加大其燃油运载量。