Конструктивно машина представляла собой двухпоплавковый трёхмоторный свободнонесущий моноплан цельнодеревянной конструкции с низкорасположенным крылом. Наружная обшивка, выполненная из высококачественной фанеры тюльпанового дерева, позволяла добиться прекрасного качества внешней отделки.

Трапециевидное в плане крыло трехлонжеронной конструкции с эллиптическими законцовками также выполнено полностью из дерева с фанерной обшивкой, часть нервюр имели сплошные стенки и делили крыло на ряд водонепроницаемых отсеков. По задней кромке крыла расположены управляемые поверхности: двухсекционные закрылки и элероны, также цельнодеревянной конструкции, обтянутые полотном. Внутренние секции закрылков снабжены триммерами, закрылки статически и динамически уравновешены. В местах крепления крыла к фюзеляжу имеются довольно развитые зализы.

Фюзеляж — монокок эллиптического сечения, в его основе лежит один главный лонжерон, по традиции (самолёт всё-таки строился на бывших судостроительных верфях) именуемый килем, и четыре вспомогательных. В местах крепления лонжеронов фюзеляж имеет три главные переборки. В передней части фюзеляжа сразу за двигательным отсеком находится пилотская кабина с двойным управлением, за ней располагается кабина радиста и бортмеханика, далее — салон для пассажиров, помещения для почты и багажа, туалет. Общий пол кабины экипажа и пассажиров также по традиции именуется палубой. Под полом пилотской кабины находится причальное оборудование, включающее в себя лебёдку и якорь. Посадка в самолёт экипажа и пассажиров осуществляется через овальную дверь, расположенную по левому борту за крылом, с поплавка по приставной лестнице. В бортах фюзеляжа прорезано по семь прямоугольных окон с каждой стороны.

Горизонтальное оперение крепится к килю и снабжено подкосами и контрподкосами и по конструкции аналогично крылу. На первом прототипе руль направления имел значительную роговую компенсацией, от которой быстро отказались после изменения балансировки. Вертикальные и горизонтальный рули — деревянные, обтянуты полотном и снабжены триммерами, статически и динамически сбалансированы.

Цельнометаллические однореданные поплавки выполнены из дюралюминия и крепятся N-образными стойками к крылу, а ещё парой параллельных стоек с расчалками — с внутренней стороны к фюзеляжу. Каждый поплавок разделён на два изолированных отсека, самолёт сохраняет возможность нормальной посадки, если в каждом поплавке затоплено по одному отсеку.

Восемь дюралевых баков суммарной ёмкостью 5200 литров размещены в центроплане попарно между лонжеронами и закрыты сверху усиленными дюралевыми панелями, по которым можно ходить без опасения повредить обшивку или нарушить герметичность бака. В качестве силовой установки на этапе проектирования рассматривались три девятицилиндровых звездообразных двигателя воздушного охлаждения «Пьяджо Стелла ХШС» с номинальной мощностью по 610 л.с. и винтами изменяемого шага «Альфа-Ромео». Однако вскоре стало ясно, что их возможностей для столь крупной машины явно маловато, и для первого прототипа выбрали девятицилиндровые звездообразные двигатели «Фиат A59RC» мощностью по 700 л.с., представлявшие собой лицензионные «Хорнеты» американской фирмы «Пратт-энд-Уитни», которые вращали трёхлопастные винты изменяемого шага «Гамильтон-Стандарт». В дальнейшем на Z.506A ставили двигатели «Альфа-Ромео» 126-й серии. Двигатели крепились к сваренной из стальных труб мотораме, которая в свою очередь крепилась к деревянной конструкции крыла или фюзеляжа в четырёх точках.

5* М.М. — сокращение от итальянского Matricula Militar, военный реестр. Военные серийные номера у CANT Z.506 размещались на киле под горизонтальным оперением. Там же наносилось название типа самолёта, белым или жёлтым цветом на тёмных поверхностях и чёрным на светлых. Чуть выше номера наносился вес пустой машины и масса полезной нагрузки.

Несмотря на большую скорость, обусловленную значительной мощностью силовой установки, CANT Z.505 с моторами жидкостного охлаждения показал в ходе испытаний невысокую надёжность и потому так и остался в единственном числе. После окончания испытаний CANT Z.505 иод регистрационным кодом I–VACI был передан в аренду губернатору Эгейских островов.

Первый опытный CANT Z.506 (военный №М.М.291) с первоначальным вариантом вертикального оперения с развитой аэродинамической компенсацией.

Экипаж самолёта состоял из четырёх человек: двух пилотов, радиста и борттехника; в салоне имелось 12 мест для пассажиров.

В стремлении добиться минимального аэродинамического сопротивления, разработчики первоначально предложили даже отказаться от маслорадиаторов, разместив маслобаки в передней кромке крыла, рассчитывая на то, что набегающий поток будет достаточно эффективно охлаждать масло. На практике тёплый воздух Средиземноморья плохо справлялся с возложенными на него задачами, и на первых испытаниях температура масла постоянно превышала допустимые значения, поэтому пришлось в срочном порядке ввести небольшие маслорадиаторы круглого сечения с выходом над верхней кромкой крыла, а маслобаки овального сечения разместились между точками крепления моторамы.

Благодаря устойчивому финансированию, постройка первого прототипа продвигалась очень быстро. Если конструкторы в чём и сомневались, так это в правильности выбора типа силовой установки, а потому спустя некоторое время после начала работ было решено подготовить второй прототип, получивший обозначение CANT Z.505, оснащавшийся 12-цилиндровыми двигателями жидкостного охлаждения Изотта-Фраскини «Ассо XI RC.15», развивавшими 880 л.с. на высоте 1500 м.

В отечественной и зарубежной литературе встречаются мнения, что «505-й» появился раньше, чем «506-й» 6*, причём некоторые источники утверждают, что чуть ли не на год! Однако это неверно, так как сохранившиеся построечные документы обоих самолётов позволяют со всей очевидностью утверждать, что первым поднялся в небо 19 августа 1935 г. именно CANT Z.506A, за штурвалом которого сидел шеф-пилот фирмы Марио Стоппани.

Сравнительные испытания обоих опытных образцов с разными типами силовых установок довольно быстро показали, что «505-й» развивает 368 км/ч на высоте 2900 м, против 356 км/ч на высоте 3480 м, выданных «506-м». Другим достоинством CANT Z.505A была большая грузоподъёмность, обусловленная опять же существенным превосходством в мощности его двигателей. Действительно, на испытаниях «505-й» взлетал с полётным весом, доходившим до 12.820 кг, в то время как «506-й» смог оторваться от воды, имея массу лишь 10.500 кг. Но это было расценено как временное преимущество, поскольку мощность его силовой установки превосходила аналогичный показатель конкурента более чем на 25 %. Гораздо более весомую роль в выборе типа силовой установки сыграла «аварийная» статистика. Шесть отказов на серийных двигателях жидкостного охлаждения с одним пожаром против одного ЧП у моторов воздушного охлаждения довольно быстро склонили разработчиков к установке на серийные машины именно последних, показав, что «звёзды» воздушного охлаждения проще и дешевле в эксплуатации, а также заметно легче по массе. Нельзя также забывать, что самолёт предназначался к эксплуатации над морскими просторами, где требования к надёжности силовой установки были существенно более высокими, поскольку даже успешная вынужденная посадка ещё не гарантировали благополучного завершения рейса для пассажиров, экипажа и груза. В результате CANT Z.505A так и остался в единственном числе.

Между тем, в июле 1936 г. экипаж в составе командира Марио Стоппани и второго пилота Амелио Новелли, пилотируя борт М.М.291, сумел на мерной дистанции Фиумицино — Антиньяно — Анседония побить сразу восемь официальных рекордов скорости для гидросамолётов 7* на дистанции 1000 и 2000 километров без груза, с грузом 500, 1000 и 2000 кг. Максимальная измеренная скорость без груза составляла 313,261 км/ч, а с грузом — 307,311 км/ч, что почти на 50 км/ч превышало предыдущий рекордный показатель. После этого фейерверка впечатляющих достижений фотографии нового самолёта немедленно появились в передовицах газет.