5-я танковая армия 1-го формирования сформирована 5 июня 1942 г. на основании директивы Ставки ВГК от 25 мая 1942 г. в Московском военном округе с непосредственным подчинением Ставке ВГК. В нее вошли 2-й и 11-й танковые корпуса, 340-я стрелковая дивизия, 19-я отдельная танковая бригада, артиллерийские и другие части. В начале июля ее усилили 7-м танковым корпусом.16 июня 1942 г. армия была включена в Брянский фронт. С 6 июля она участвовала в Воронежско-Ворошиловградской стратегической оборонительной операции (28 июня — 24 июля), в ходе которой нанесла контрудар по северной группировке противника.Расформирована армия 17 июля 1942 г. на основании директивы Ставки ВГК от 15 июля 1942 г.; ее полевое управление было выведено в резерв Ставки ВГК, а соединения и части переданы Брянскому и Воронежскому фронтам.Командующий армией — генерал-майор Лизюков А. И. (июнь — июль 1942 г.)Член Военного совета армии — генерал-майор танковых войск Туманян Г. Л. (июнь — июль 1942 г.)Начальник штаба армии — полковник Другов П. И. (июнь - июль 1942 г.) 5-я танковая армия 2-го формирования сформирована 3 сентября 1942 г. на основании директивы Ставки ВГК от 30 августа 1942 г. в резерве Ставки ВГК. В нее вошли 1, 22, 26-й танковые корпуса, 119-я стрелковая дивизия и некоторые отдельные части.22 сентября 1942 г. армия была включена в Брянский фронт, 29 октября передана Юго-Западному фронту 2-го формирования и в его составе участвовала в Сталинградской битве (17 июля 1942 г. — 2 февраля 1943 г.)В январе — феврале 1943 г., наступая на донбасском направлении, войска армии участвовали в освобождении городов: Морозовск (5 января), Тацинский (15 января), Каменск-Шахтинский (13 февраля), Красный Сулин (14 февраля). К исходу февраля вышли к реке Миус в районе Красного Луча, где перешли к обороне.Расформирована армия 20 апреля 1943 г.; ее полевое управление было реорганизовано в полевое управление 12-й армии в составе Юго-Западного фронта.Командующие армией: генерал-майор Рыбалко П. С. (июль — октябрь 1942 г.); генерал-майор Романенко П. Л. (ноябрь — декабрь 1942 г.); генерал-лейтенант Попов М. М. (декабрь 1942 г. — январь 1943 г.); генерал-майор, с марта 1943 г. — генерал-лейтенант Шлемин И. Т. (январь — апрель 1943 г.)Член Военного совета армии — генерал-майор танковых войск Туманян Г. Л. (август 1942 г. — апрель 1943 г.)Начальники штаба армии: полковник Другов П. И. (август - ноябрь 1942 г.); генерал-майор Данилов А. И. (ноябрь 1942 г. - апрель 1943 г.)