1964年06月02日，青岛公交集团新辟5路，起讫站为火车站四方北岭，单程9.5公里。

1965年12月，青岛公交集团5路（火车站四方北岭）线路延伸，起讫站调整为火车站造纸厂。

1993年11月26日，5路因胶州路施工车站临时迁移市立医院调头，华阳路至火车站14分。

1999年06月11日，5路火车站至胜利桥方向加瑞昌路站。

2000年03月28日，5路开往火车站方向，在黄台路市立医院站之间加服装批发市场站。

2004年08月14日，5路火车站末车延时22:40至24:00，8月29日恢复原末车时间22:40。

2006年01月，杭州路施工，随着施工幅度的加大，5路只能让电车停运以加快施工速度，故5路电车当时去跑2路和30路，以提高使用效率。5路保留了20部SK6102A3（870-889），同时还抽调了2路、20路、22路、365路、366路等线路的汽车参与运行。

2006年09月01日，5路电车恢复原线路行驶。

2008年11月27日，首车起5路因北京路封闭型施工，原线路（北京路-河南路）改绕行（中山路-济南路-河南路）下行里程增加0.4公里，下行改为13.64公里。

2009年03月07日，首车起5路北京路施工完毕恢复原线，里程恢复原里程。

2010年10月14日，受兰山路（郯城路-蒙阴路口）地铁施工影响，青岛公交集团5路调流运行，临时取消原广西路的火车站下客站，由广西路左转广西支路（设立下客站），兰山路至新设立的火车站始发站，单程里程减少0.2公里。

2014年09月20日，青岛站周边道路封闭施工，青岛公交集团2路调流方案如下： 公交车东向西行驶方向：原广西路火车站公交站点迁移至兰山路西端，并拆除原有站台设施，新建东向西行驶停车港湾2处，供东向西方向乘客候车；东向西行驶车辆皆由中山路右转兰山路。 原广西支路上的2路区间、5路火车站下客站变为上下客合一站（既下又上），原兰山路上的2路区间、5路上客站拆除。 公交车由西向东行驶方向：2路由费县路右转郯城路，经调流路至兰山路恢复原线；其余西向东行驶公交车辆由费县路右转郯城路（公交站点与26路合并）左转太平路后经中山路恢复原线路行驶。原兰山路（河南路至中山路段）双向交通，调流后，改为东向西单向交通。

2017年05月04日，5路（胜利桥—青岛火车站方向）在“中心医院”与“水清沟”车站中间增设“肿瘤医院”站。本站是因为208路划入市北公司后，停开208路洛阳路定班车而采取的补救措施。

2017年08月15日，2路、5路栈桥站更名为河南路湖南路站。

2018年03月28日，为提高公交站点辨识度，方便市民出行，5路杭州路双向“四方”车站，更名为“杭州路四方”车站。

2019年12月28日，为响应青岛市委市政府“学深圳，赶深圳”的目标，5路部分公交站点进行调整，并对部分站点做出标记。具体如下： 辽宁路（桓台路以北）的双向科技街更名为辽宁路桓台路站； 胶州路的双向中山路站：东向西（芝罘路以西）更名为胶州路芝罘路站；西向东（芝罘路以东）更名为胶州路芝罘路②站； 天津路的西向东大沽路站更名为天津路河北路站； 广西支路的北向南青岛火车站站更名为铁路青岛站广西支路站。

2020年01月05日，为提高公交站点辨识度、方便市民出行，5路部分公交站点进行调整，具体如下： 舞阳路停车场西侧桥底的5路胜利桥始发站更名为胜利桥停车场②站； 四流南路（长沙路以南）的南向北水清沟站标记为水清沟②站，四流南路（南丰路以北）的北向南水清沟站标记为水清沟②站； 杭州路的双向北岭站更名为北岭杭州路站； 杭州路（海岸路以南、靠近铁中宿舍西门）的南向北青岛六十六中站更名为杭州路海岸路③站； 内蒙古路的双向长春路站更名为长春路西站站； 华阳路的双向埕口路站更名为华阳路昌邑路站； 华阳路的双向华阳路站更名为华阳路安丘路站； 泰山路的双向泰山路站更名为泰山路益都路站。

2021年07月01日，青岛公交集团5路改为季节性空调票制，28部ZK5105C型双源无轨电车（SD080-SD107）在空调时间票价2元，其他时间以及剩余17部JK5109D型单源无轨电车票价1元。

2023年07月01日，青岛公交集团5路调整为全线季节票制，空调时间价格2元，非空调时间价格1元，取消原有“一线两制”票价。

2023年10月08日，青岛公交集团5路线路调整，往铁路青岛站广西支路方向：原路线至“胶州路芝罘路”站后，沿胶州路、中山路、济南路（增设“大窑沟济南路”站并6路）、河南路至“大沽路”站后，恢复原路线。 往胜利桥停车场方向：原路线至“河南路湖南路”站，沿河南路（新设“大沽路”站）、北京路、中山路、胶州路至“胶州路芝罘路”站后，恢复原路线。 上行取消站：天津路河北路。