5-я танковая армия первого формирования создана 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, ряд артиллерийских и других частей.

16 июня 1942 г. включена в Брянский фронт. В начале июля усилена 7-м танковым корпусом и с 6 июля участвовала в Воронежско-Ворошиловградской стратегической оборонительной операции, в ходе которой нанесла контрудар по северной группировке противника.

17 июля на основании директивы Ставки ВГК от 15 июля 1942 г. 5-я танковая армия расформирована, ее полевое управление выведено в резерв Ставки ВГК, соединения и части переданы Брянскому и Воронежскому фронтам.

Командующий генерал-майор Лизюков А.И. (июнь-июль 1942 г.).

Член Военного совета генерал-майор танковых войск Туманян Г.Л. (июнь-июль 1942 г.).

Начальник штаба полковник Другов П.И. (июнь-июль 1942 г.).