Trước khi đất nước thống nhất, đây là sư đoàn chủ lực của Quân Giải phóng miền Nam Việt Nam ở khu vực B2.

Giai đoạn chiến tranh cục bộ [1]

Sư đoàn 5 được thành lập ngày 23/11/1965 (cũng là kỷ niệm ngày Nam Kỳ khởi nghĩa 1940) từ 2 trung đoàn Q.764 (E4) và Q.765 (E55) từng phát triển trong Chiến tranh Đặc Biệt. Sư trưởng đầu tiên là Nguyễn Hòa, chính ủy đầu tiên là Lê Xuân Lưu. Dù cả đội hình đông đảo có 2 trung đoàn 4 - 5 cùng các đơn vị trợ chiến, sư này mang vai trò là đơn vị dự bị chiến lược, chủ yếu hoạt động quy mô dưới cấp trung đoàn, chưa từng tác chiến quy mô cấp sư đoàn trước năm 1971.

Thời gian đầu, F5 tác chiến chống lại trung đoàn thiết giáp - lữ đoàn dù 174 Hoa Kỳ, Sư đoàn 18 Quân lực Việt Nam Cộng hòa... F5 chủ yếu hoạt động ở chiến trường Long Khánh - Bà Rịa - Biên Hòa, riêng sở chỉ huy trung đoàn 5 đóng ở Bình Thuận. Đơn vị vẫn trang bị kém vì được tiếp tế rất ít, chủ yếu là CKC-AK hoặc súng chiến lợi phẩm.

Tháng 2/1966 trận Võ Xu, tháng 3 tập kích vào trường biệt kích Vũng Tàu, tháng 4 chạm trán với Sư đoàn 1 Anh Cả Đỏ ở chi khu Tầm Bó, tháng 8 trận Long Tân - trận đầu tiên với lực lượng quân Úc, cùng nhiều chiến công khác... Mỹ đưa thêm quân vào chiến trường, mở rộng những trận càn vào miền đông. Đạt được một số thắng lợi, các đơn vị đều chịu rất nhiều tổn thất ngày càng tăng.

Bộ tư lệnh Quân đội nhân dân Việt Nam tiến hành cuộc tấn công xuân 1968. F5 được tăng cường trung đoàn 88 (sư 308), có vai trò chủ lực mặt trận phía đông, tấn công Sài Gòn. Thời điểm này chính ủy Tám Hà chiêu hồi về phía Việt Nam Cộng hòa, F5 chịu tổn thất nặng khi đối đầu với hỏa lực của Hoa Kỳ và QLVNCH. Sau 2 đợt tiến công, đội hình chính của sư 5 rút quân về phía Tây Bắc Sài Gòn.

Trung đoàn 4 bị xóa sổ, những tốp cuối cùng của họ rút về căn cứ cũ ở Bà-Long-Biên (khi đó trung đoàn chỉ còn không đầy 100 tay súng là chưa bị thương nhưng đã kiệt sức, về sau tập hợp lại thêm 300 người). Trung đoàn 55, 88 và sư đoàn bộ bị cô lập phải rút hoàn toàn khỏi vùng ven.

Đợt 3 năm 1968 tiếp tục bùng nổ trong khi Mỹ và Việt Nam Cộng hòa đã chuẩn bị sẵn để đón đánh. Đội hình được tăng cường trung đoàn 33 (là E101 cũ ở miền đông) và 174 (trung đoàn Cao Bắc Lạng thuộc sư 316) đưa từ Tây Nguyên vào hoạt động và giành một số thắng lợi, trong khi thương vong vẫn tăng. Cuối năm 1968 chiến dịch Mậu Thân kết thúc, Mỹ đã chấp nhận xuống thang chiến tranh để đàm phán ở Paris.

"Việt Nam hóa chiến tranh"

Giai đoạn này F5 gặp nhiều khó khăn và phải củng cố đội hình liên tục, không còn giữ nguyên biên chế ban đầu giống như F7 và F9. Đội hình F5 xuống chiến trường phía đông hoạt động cho đến hết năm 1969. E55 của F5 và E95C của F9 tổ chức đánh vào căn cứ Hoàng Diệu nhưng không thành, đành phải rút lui về hướng biên giới.

Năm 1969, E88 rời F5 đi theo hướng Củ Chi - Trảng Bàng - QK8 rồi tăng cường cho QK8; E33 rời F5 đi tăng cường cho chiến trường T6 (ở khu vực Đồng Nai-Bình Thuận). E4 sau khi hồi phục đã tách khỏi sư đoàn, hoạt động độc lập và giữ đất ở căn cứ Đồng Nai. Chỉ còn lại E55 & E174, để bổ sung lực lượng, sư 5 thành lập thêm trung đoàn Q.766 (tức E6) khi có tân binh chuyển vào. Tháng 4/1970 F5 hành quân lên Campuchia và tham gia đánh lui cuộc hành quân qua Campuchia của Mỹ - Quân lực Việt Nam Cộng hòa. Đơn vị đánh thắng trận Snoul, tịch thu được nhiều xe thiết giáp và sử dụng nó trong chiến dịch 1972.

Tại biên giới, sư 5 tách một phần bộ chỉ huy và 2 tiểu đoàn khác của E55 để thành lập trung đoàn 205 (E205 chính là E5 trước khi về sư đoàn) trực thuộc Bộ Tư lệnh Miền. Còn E5 củng cố lại đội hình gồm 2-3 tiểu đoàn, lực lượng tân binh chiêu mộ ở địa bàn được bổ sung vào E55 và E205. Đầu năm 1971 Quân đội nhân dân Việt Nam lập đoàn 301 gồm 3 sư đoàn 5,7,9. Các trung đoàn 5, 174, 6 đổi tên lần lượt thành 1,2,3 thuộc bộ chỉ huy F5.

Đầu năm 1972, Quân đội nhân dân Việt Nam mở chiến dịch Nguyễn Huệ. F5 được tăng cường E3 của F9, phối hợp cùng các đơn vị xe tăng, tấn công Lộc Ninh thành công và đây là trận hiệp đồng binh chủng đầu tiên của Quân đội nhân dân Việt Nam ở chiến trường B2. Trận này F5 xóa sổ trung đoàn 1 thiết giáp, chiến đoàn 9 Quân lực Việt Nam Cộng hòa. Sức ép quân sự này góp phần làm phái đoàn ở hội nghị Paris giữ thế mạnh. Khi F9 tiến công An Lộc, F5 phòng thủ Lộc Ninh và vây vòng ngoài, chi viện hỏa lực cho F9

Sau đó E174 hành quân bổ sung gấp cho chiến trường ở An Lộc. Từ giữa năm 1972 trở về sau F5 lùi về miền tây Nam bộ và hỗ trợ các đơn vị ở đây mở chiến trường phối hợp. Đây là năm mà sư đoàn thu được nhiều thắng lợi nhất.

Giai đoạn sau CTVN

Sau lệnh ngừng bắn 1973, đơn vị này chốt giữ phần lãnh thổ đã kiểm soát và củng cố đội hình. Đến cuối năm 1974, Quân đoàn 4 được thành lập với đội hình 3 sư đoàn 5,7,9. Đầu năm 1975, F9 về miền tây, cùng với F5 và Sư đoàn Phước Long lập binh đoàn 232 (F7 tiến sang phía đông tác chiến cùng F6, F341 ở Xuân Lộc). Kế hoạch Quân lực Việt Nam Cộng hòa rút về miền tây cố thủ đã thất bại. 30/4/1975 kết thúc chiến tranh, sư đoàn 5 được chính quy hóa và hợp nhất với Quân đội Nhân Dân Việt Nam. F5 vẫn làm nhiệm vụ truy nã một số nhóm nhỏ của Quân lực Việt Nam Cộng hòa còn chống cự lẻ tẻ.

Năm 1977, 1978 F5 tiếp tục tấn công Khmer Đỏ ở Campuchia, chiếm lại vùng biên giới và tham gia chiến dịch K3. Lần thứ 2, F5 tấn công Snoul và giành thắng lớn vào ngày 5/12/1978. Tháng 1/1979 F5 tấn công Phnôm Pênh. Sau chiến thắng, F5 lần thứ 2 được Cộng hòa Xã hội Chủ nghĩa Việt Nam tặng danh hiệu "Anh hùng lực lượng vũ trang nhân dân".

F5 tiếp tục tham gia mặt trận 479 nhưng lần này chịu nhiều tổn thất dai dẳng vì quân Khmer đỏ vẫn còn. F5 được biên chế thêm E2, E8 biên phòng, E160 tỉnh Long An, nâng tổng số lên 6 E bộ binh và 1 E pháo. Năm 1989 F5 rút về Việt Nam.