Бригада створена в 2016 році в складі Корпусу резерву як кадроване з’єднання під назвою 5-та окрема танкова бригада. 2023 року, після повномаштабного вторгнення, розгорнута, і пройшла навчання у Німеччині. Наприкінці 2024 року переформована на важку механізовану.
Наприкінці березня — на початку квітня 2016 року, разом із 15-ю механізованою бригадою, 5-та танкова бригада брала участь у військових навчаннях у Херсонській області. У навчаннях удосконалювались елементи плану оборони Херсонської області з урахуванням того факту, що військово-політичне керівництво Російської Федерації з високою ймовірністю не відмовилось від намірів прокласти сухопутний коридор з території РФ до окупованого Криму. 5-та танкова бригада мала виконувати завдання в районах поруч з адміністративним кордоном України та окупованим півостровом.[1]
У квітні 2017 року були проведені бригадні тактичні навчання з бойовою стрільбою 5 ОТБр на Чернігівщині. У ході проведення навчання вдень і вночі підрозділи відпрацювали тактичні та вогневі завдання з ураження противника в різних видах бою. Окрім штатних підрозділів бригади до участі в навчанні були задіяні також сили та засоби від частин Повітряних сил Збройних сил України, Сил спеціальних операцій, армійської авіації та Державної прикордонної служби України.
З вересня 2023 року один з підрозділів 5-ї окремої танкової бригади був переміщений на Схід України з метою виконання бойових завдань на Донецькому та Запорізькому напрямках.
З січня 2024 року завершив підготовку та, виконавши завдання зі злагодження, стрілецький батальйон бригади був залучений до виконання бойових завдань на Запорізькому напрямку в районі населеного пункту Роботине Оріхівського району.
Отримання бойового прапору командиром бригади
З серпня 2024 року підрозділи бригади мужньо виконують бойові завдання зі стримування ворога на Курахівському (Покровському) напрямі Донецької області.
Наприкінці 2024-го року 5-а ОТБр переформована на 5-ту окрему важку механізовану бригаду.
24 серпня 2025 року бригада отримала Бойовий Прапор: Володимир Зеленський вручив його командиру 5 ОВМБр, підполковнику Руслану Габінету
