1962年07月01日，烟台市公共汽车公司新辟大海阳站-南塂郊区线，起讫站为大海阳郊区站南塂，线路于1984年与原5路合并，线路分为初家线、南塂线，起讫站分别为大海阳郊区站初家、大海阳郊区站南塂；1986年4月，两线路分离。

1971年，烟台市人民汽车公司新辟原5路，起讫站为青年路原结核病医院，线路于1981年停驶；1982年线路再次开通，起讫站为虹口路芝罘宾馆。

1986年09月，烟台市公共交通公司大海阳站-南塂线路停止运营，5路分为三条线路运行，起讫站分别为虹口路烟台大学、虹口路初家、虹口路南塂。

1991年10月01日，烟台市公共交通公司5路烟台大学线更名为10路，起讫站为虹口宾馆烟台大学。

2002年10月16日，烟台市公共交通公司5路实行无人售票，线路全程票价2元。

2003年07月15日，烟台城市公交总公司5路线路主站变更并调整走向，线路主站由大海阳站变为南塂；线路起讫站调整为南塂（南大街、青年路、北马路、大海阳路）南塂。

2009年11月15日，烟台公交新辟86路，起讫站为曲家庄火车站北广场；45路（开元公交场站两甲埠）线路延伸，起讫站调整为开元公交场站东马家都；5路马家都线、53路石家疃线停止运营。

2022年02月26日，烟台公交新购置的42辆安凯HFF6120G9EV21型空调纯电动公交车辆，正式在5路、53路上线运营。