Une charge de base ou Verbrauchssatz (en abrégé VS) était la quantité de carburant nécessaire à chaque véhicule d'une formation donnée pour parcourir 100 km. La quantité de carburant dans 1 VS variait en fonction de la structure et de l'équipement de l'unité; dans la 5. Panzer-Division, 1 VS équivalait à 182 000 litres d'essence, 26 000 litres de diesel et 5 000 litres d'huile moteur, pour un total de 213 tonnes[4].
Forte de deux régiments de blindés (les 15e et 31e) ce qui est peu habituel, la 5e Panzerdivision prend part aux combats de la campagne de France aux côtés de la 7e Panzerdivision dirigée par Erwin Rommel, et participe à l'encerclement des forces anglo-françaises lors de la bataille de Dunkerque. Pendant les combats de Dunkerque, le , son commandant le General von Hartlieb est écarté au profit du General Lemelsen (qui la dirige ensuite jusqu'en ). Elle participe ensuite à la rupture du front de la Somme le . C'est la principale unité qui capture Rouen le au matin. Le , elle se dirige vers la Manche et participe à l'encerclement des cinq divisions alliées (dont la 51st Highland) qui tentent désespérément de rejoindre Le Havre pour gagner l'Angleterre. Les 11 et elle est à Saint-Valéry-en-Caux où elle capture — conjointement avec la 7e Panzerdivision — plus de 46 000 prisonniers.
Se préparant à rejoindre l'Africa Korps en 1941, elle reçoit un ordre de mouvement vers le front russe pour compenser les pertes subies par la Wehrmacht. En , la division progresse vers Moscou avec le groupe d'armées Centre. Pendant l'hiver 1941-1942, elle subit durement la contre-offensive russe.
En 1942, elle prend part à des combats défensifs autour de Rjev et participe à l'offensive d'été allemande lors de l'opération Fall Blau où son rôle consiste à rejoindre des points fortifiés allemands dans les régions sous contrôle soviétique. Rattachée à la 2e Panzerarmee, en , la division participe à la bataille de Koursk avec le groupe d'armées Centre dans le secteur de Viazma et de Demjank. En 1944, la division réussit à contre-attaquer face aux forces russes en leur infligeant de lourdes pertes, sans pouvoir empêcher l'encerclement des 4e et 9e armées.
Participant à la retraite allemande du front de l'Est, elle traverse la Biélorussie et la Pologne, en combattant dans la poche de Courlande, puis après son transfert en Prusse-Orientale, combat l'offensive russe de l'hiver 1944-1945 sur le secteur de Dantzig avant de se rendre aux armées russes en .
George Rosado et Chris Bishop (trad. de l'anglais par Christian Muguet), Le guide d'identification des blindés : Les divisions blindés de la Wehrmacht 1939-1945 [« The essential tank identification guide : Wehrmacht Panzer Divisions 1939-45 »], Paris, Éditions de Lodi, , 192 p. (ISBN978-2-84690-287-8)