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这批高速列车随后正式定型为CRH5A。动车组采用动力分散式，每列8节编组，共5节动车和3节拖车（5M3T），设计营运[[速度]]为250 km/h。列车可透过两组联挂方式增至16节。列车设有一等座车（ZY）、二等座车（ZE）、一等包座/二等座车（ZYE）和带酒吧的二等座车／餐车（ZEC）。其中一等座采用2+2方式布置，二等座为2+3布置。有23列CRH5A（编号为CRH5A-5001～CRH5A-5012、CRH5A-5043～CRH5A-5053）的一等、二等座椅不可回转。
首组CRH5A（CRH5—001A）列车于2006年12月11日从意大利萨维利亚诺登船运往中国，至2007年1月28日抵达[[大连]][[港口]]。第一组由中国生产的CRH5A（CRH5—010A）已于2007年4月出厂。。随着中国铁路第六次大提速的实施，CRH5A动车组于2007年4月18日起，正式运行于京哈线上。由于CRH5型动车组下线时间较晚（2007年3月），整体试运行[[时间]]不足，导致一些潜在问题没有能够在试验中解决，而且CRH5是CRH动车组系列中唯一一款对原型车的进行了大幅度的改动，调试的难度较高，所以CRH5A型动车组在2007年4月起正式运营初期的故障率相对比CRH1及CRH2较高，例如制动系统、空调系统以及列车自动门的故障，甚至因此出现了中国铁路25G型客车代班D28次列车的现象。而在耐寒性方面，CRH5则比CRH1及CRH2优胜，其承受[[温度]]范围可达±40℃ <ref>[https://www.sohu.com/a/153793178_729676 干货！一文帮你了解CRH3、CRH5和CRH6型电力动车组 ]，搜狐，2017-07-02</ref> ，因此大多数被安排于中国[[东北地区]]运用。
2007年4月2日，[[中国铁道科学研究院]]与[[长春轨道客车股份有限公司|长春轨道客车]]签订了以CRH5型为基础的高速综合检测列车研制合同，开始高速综合检测列车的研制生产。2008年6月6日，第一列基于CRH5型的检测车出厂，名为“0号高速综合检测列车”，编号CIT001，车身为[[黄色]]，与[[新干线]]使用的“Doctor Yellow”类似，造价为3亿元[[人民币]]。同年7月1日开始在京津城际铁路试运行。“0号高速综合检测列车”的检测范围包括了[[轨道]]、[[轮轨力]]、[[接触网]]、[[通信]]和信号系统等。
由2014年7月1日起，所有CRH系列动车组编号均作出了更改，原编号为（CRH5—xxxA），现改为（CRH5A-5xxx），该日之后的生产动车组均依照新规定之格式定编号，并将高寒型正式命名为CRH5G、防[[风沙]]型正式命名为CRH5H。
2016年11月11日，CRH5的卧铺型CRH5E通过中国铁路总公司测试，成功获得批量[[生产]]资格 <ref>[http://www.xinhuanet.com/politics/2016-11/11/c_129360878.htm 我国首列抗高寒卧铺动车组获批量生产资格]，新华网，2016-11-11</ref> 。该款列车是中国首列抗高寒卧铺动车组。
2017年7月6日，CRH5G技术提升型抵达[[西安铁路局]]西安北动车所，将担当[[宝兰高铁]]开通后西安局加开的各次高铁列车。该型动车组专门针对兰新线特点，通过改进使其在零下40℃的高寒条件下能正常运营，并具有抗[[风]]、沙、[[雨]]、[[雪]]、[[雾]]、[[紫外线]]等恶劣[[天气]]的能力。