통영∼증강진선이라고도 한다. 통영시를 기점으로 경상남북도 중부 내륙(창원, 함안, 창녕, 대구, 칠곡, 군위, 의성, 안동, 영주)과 충청북도 단양, 제천 그리고 강원도 서부 지역(원주, 횡성, 홍청, 춘천, 화천, 철원) 등 한반도 중앙을 남북으로 관통하여 자강도(평안북도) 압록강 연안까지 뻗은 도로이다.
과거 국도 제5호선의 시점은 경상남도 창원시(구 마산시청)였으나 구간이 거제시까지 연장되면서 현재 거제∼창원 구간은 단절되어 있다. 오는 2018년 이순신대교 개통과 함께 연결될 예정이다. 한편, 종점은 원래 자강도 증강군(평안북도 증강면)이나, 강원도 철원군 김화읍 이후 구간은 군사분계선 및 북한 지역이라 자세한 정보를 구할 수 없다.
1969년∼1971년 영주∼제천 구간을 시작으로 1996∼2000년 현동∼중리 구간이, 2002년 영산∼창녕 구간(9㎞)과 성산∼구지 구간(4.7㎞)이 완공되었다. 2010년 현재 안동과 대구 구간이 이른바 구안 국도라 불리며 왕복 4차선 도로로 새로 건설되어 경상북도의 주요 교통망으로 이용되고 있다. 또 영주-안동 구간 또한 확장 공사를 하는 중이다. 현재 이순신대교를 비롯한 거제∼창원 구간이 공사 중이다. 예전 마산시 구간은 시청 앞이 시점이었으나 시점이 거제로 바뀌고 창원 통과구간이 이순신대교∼현동교차로∼쌀재터널∼내서읍 중리로 변경되었다.
총 연장 526.6㎞로 도로 포장률은 99%에 달하며 미포장도로 5㎞ 구간을 포함하고 있다. 전체 구간 중 2차로는 323.8㎞, 4차로는 172.3㎞ 그리고 6차로는 25.5㎞를 차지한다. 미개통된 경상남도 거제∼창원 구간을 제외하고 경상남도 창원(마산)∼대구광역시 구간은 중부내륙고속도로(서마산나들목∼고령분기점), 중부내륙고속도로지선(현풍분기점∼금호분기점) 그리고 광주대구고속도로(고령분기점∼금호분기점) 등과 노선을 공유하면서 대구광역시 이남 영남 지역의 남북 방향 교통량을 분산 처리하는 기능을 담당하고 있다.
대구광역시∼강원도 춘천 구간은 오랫동안 경상북도 내륙과 충청북도 동북부 그리고 강원도 영서지방의 핵심 교통축이었으나, 2001년 12월국도 제5호선과 대부분의 노선을 공유하는 중앙고속도로(춘천나들목∼금호분기점)가 개통된 이후에는 지역간 간선 통행기능의 대부분을 이관하게 되었다.
한편, 강원도 춘천∼철원 구간은 여전히 영서 북부지방의 간선 교통축일 뿐만 아니라 의암호, 춘천호 연안과 산악지형을 끼고 달리는 드라이브 코스로 많은 행락객이 찾고 있다. 또한, 군사적인 용도로도 중요하게 활용되고 있다. 국도 제5호선은 한반도 중앙을 남북으로 관통하는 기간 교통축이나 현재는 고속도로망 확충에 따라 중·장거리 통행보다는 지역간 단·중거리 통행의 비중이 높으며, 전체 구간 중 원주∼횡성, 마산∼내서, 화원∼대구, 내서∼남지 구간의 교통량이 가장 많다.
국도 제5호선과 교차하거나 노선을 공유하는 도로로는 경부고속도로, 중부내륙고속도로, 중부내륙고속도로 지선, 중앙고속도로, 남해고속도로, 남해고속도로 제1지선, 영동고속도로, 서울양양고속도로 등의 고속도로와 국도 제2호선, 제4호선, 제6호선, 제14호선, 제19∼20호선, 제24∼26호선, 제28호선, 제30호선, 제34∼36호선, 제38호선, 제42∼44호선, 제46∼47호선, 제56호선, 제59호선, 제77호선, 제79호선 등이 있다.