Tiền thân của Quốc lộ 5 là đường thuộc địa số 5, được xây dựng từ thời Pháp thuộc. Quốc lộ 5 được cải tạo, nâng cấp từ tháng 6 năm 1996 và hoàn thành tháng 6 năm 1998. Trên quốc lộ 5 có 2 trạm thu phí sử dụng, một tại địa phận tỉnh Hưng Yên và một tại địa phận thành phố Hải Phòng.

Song song với quốc lộ 5 là tuyến đường sắt Hà Nội – Hải Phòng dài khoảng 110 km. Do đoạn từ cầu Chui (Long Biên) đến nút giao Kim Chung mới được xây dựng nên nó còn được gọi là Quốc lộ 5 kéo dài.