Điểm đầu từ Nút giao Kim Chung (trước đây bắt đầu từ Cầu Chui – Long Biên – Hà Nội), điểm cuối là Cảng Chùa Vẽ thành phố Hải Phòng. Chiều dài toàn tuyến 116 km. Quốc lộ 5 đi qua địa phận Đông Anh, Long Biên, Gia Lâm (Hà Nội), Văn Lâm, Yên Mỹ, Mỹ Hào (Hưng Yên), Bình Giang, Cẩm Giàng, thành phố Hải Dương, Kim Thành (Hải Dương), An Dương, Hồng Bàng, Hải An (Hải Phòng). Các đô thị nằm dọc quốc lộ 5 là Quận Long Biên, Hà Nội, các thị trấn Trâu Quỳ (Gia Lâm), Như Quỳnh (Văn Lâm), Lai Cách (Cẩm Giàng), Phú Thái (Kim Thành); 1 Thị xã: Mỹ Hào, Tỉnh Hưng Yên; 1 Thành phố: Hải Dương (Thành phố), Tỉnh Hải Dương và các Quận của Hải Phòng.

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.