Enligt Bloomberg News enkät väntade analytiker att priserna skulle ha stigit med 3,85 procent på årsbasis.
Motsvarande index för april visade att huspriserna steg med reviderade 3,83 procent jämfört med samma månad året före (+3,81).
Jämfört med månaden före steg priserna, säsongsjusterat, med 0,47 procent i maj, efter en uppgång med reviderade 0,61 procent månaden före (+0,44).
Under tremånadersperioden till och med maj steg/sjönk huspriserna med 3,58 procent i annualiserad takt. Det kan jämföras med en uppgång med reviderade 1,18 procent under tremånadersperioden till och med april (+0,60).
Bäst utveckling i maj, jämfört med maj 2009, rapporteras från San Francisco, +18,31 procent, och San Diego, +12,44 procent.
Största prisfallen rapporteras från Las Vegas, med -6,53 procent, Charlotte, -2,85 procent och Detroit, -2,51 procent.
I New York sjönk priserna 0,42 procent i maj jämfört med samma månad 2009. I Los Angeles steg priserna 9,73 procent och i Chicago sjönk priserna 1,48 procent.
S&P/Case-Shillers index bygger på upprepade försäljningar och anses därmed ge en mer rättvisande bild av prisutvecklingen än vad som anges i samband försäljningsstatistiken för befintliga bostäder. Det begränsade urvalet kan dock innebära att indexet överdriver såväl prisuppgångar som prisfall jämfört med bredare mått på utvecklingen för amerikanska huspriser.