5号线是2008年北京奥运会的重点工程之一，是北京市规划轨道交通线网中一条重要的南北干线，工程于2002年12月动工修建。
5号线全长27.6km，设车站23座，其中地下线16.9km，占全线长度的61%，地下车站16座，地面及高架线10.7km，占全线长度的39%，高架车站6座，地面车站1座。全线设车辆段1座，停车场1座。
在工程建设的过程中，有以下特点：
(1)线路长，线路型式多：全长27.6km，有地下、地面和高架线。
(2)车站型式及施工方法多：车站型式有岛式、侧式、分离式；单层、双层；地下站、高架站和地面站。全线地下工程采用了明挖法、盖挖法、暗挖法以及多种特殊方法施工。
(3)交叉换乘多：本线与规划线网中10条线路有交叉换乘关系。
(4)过河多：本线路通过5条河流。
(5)沿线及附近文物保护单位多：共13处。
5号线17标段由德国贝尔芬格伯格公司和北京建工集团联合体施工，是五号线施工中唯一的中外联合体。隧道贯通后，中方施工人员欢呼着将来自德国的项目经理黑伯格抛向空中。在施工过程中，产自德国的盾构“芭芭拉”屡创北京地铁盾构施工掘进纪录，日最快掘进36m，月最快掘进610.8m。
5号线18标段盾构区间隧道的全线贯通，这是北京地铁在建工程中第一个双线贯通的盾构隧道标段。5号线18标段由和平里北街站至雍和宫站、张自忠路站至东四站两个盾构区间组成，总长3755m，是全线最长的盾构隧道。
比较于北京地铁1号线、2号线和13号线，5号线每站都有不同的主题颜色或结构。如雍和宫站内部采用仿古主题，所有的立柱为红色，而内部的则有仿汉白玉台阶和栏杆。全部车站内部都有背景音乐。
5号线月台安装了屏蔽门，LCD显示屏和自动查询机。LCD显示屏显示下次列车的运行情况，以及播放地铁介绍片和广告。所有地下车站（宋家庄站至惠新西街北口站）使用全高屏蔽门，而地上车站（大屯路东站至天通苑北站）则使用1.5m半高屏蔽门。当屏蔽门出现故障时，月台工作人员可以使用一种特殊钥匙控制屏蔽门。自动查询机可以为旅客提供关于5号线和北京地铁的信息，以及每站公交车的换乘信息等。