История этого троллейбуса начинается в 50-е годы. Завод имени Урицкого в городе Энгельс Саратовской области в то время выпускал еще троллейбусы МТБ - 82, преданные сюда с завода №82 в Москве. Однако к середине 50-х уже было очевидно что МТБ, основанные на довоенных разработках, уже сильно устарели. Нужны были троллейбусы новой конструкции. На заводе ЗиУ был создан троллейбус ТБУ-1. Было построено несколько экспериментальных машин. Но из за серьезных конструктивных недостатков в серию ТБУ - 1 не пошел. Тогда был разработан отличавшийся от ТБУ - 1 троллейбус, получивший индекс ЗиУ - 5. Серийное производство новых троллейбусов началось в 1959 году. За свою историю этот троллейбус претерпел пять модификаций. Первая серия ЗиУ - 5 выпускалась в 1959 - 1960 году. Имела пневмопривод дверей, от которого в следующей модификации отказались. Однако пневмопривод дверей завод ЗиУ снова начал применять на поздних модификациях ЗиУ - 682.
Вторая модификация выпускалась с 1960 по 1966 год. На этой модификации уже был электропривод дверей. Третьей модификацией стала ЗиУ - 5Г, выпускавшаяся в 1966 - 68 году.
Следующей модификацией стала ЗиУ - 5Е. Это был трехдверный вариант ЗиУ-5, выпускавшийся в 1966 - 1968 году.
Последняя модификация - ЗиУ - 5Д. Троллейбусы этой модификации оснащались ведущими мостами венгерской фирмы "РАБА". Эта модификация выпускалась с 1968 по 1972 год. Так же на базе ЗиУ-5 был разработан экспериментальный троллейбус ЗиУ-7. Но в серию он не пошел.
В 1972 году завод ЗиУ прекратил производство ЗиУ-5. На смену ему пришел ЗиУ-9, который унаследовал ходовую часть и электрооборудование ЗиУ-5Д. Всего за всю историю ЗиУ-5 было построено более 16 тысяч таких машин. В эксплуатации они находились до 1987 года. Сейчас в нескольких городах сохранились музейные образцы ЗиУ - 5. На экспорт эти машины поставлялись в Венгрию. По желанию венгерской стороны в конструкцию экспортных машин были внесены некоторые конструкционные изменения. Так же эти троллейбусы продавались в Колумбию.