5号线呈南北走向,南起天心区解放垸大托西站，北至长沙县北三环安沙路站，线路全长35km，共设26个车站。全线在线路北端设水渡河车辆段、在线路南端设置大托西停车场。

　　5号线一期工程（时代阳光大道~蟠龙路）沿万家丽路布置，南起雨花区毛竹塘站，北至长沙县水渡河站，线路全长22.5km，设车站18座，均为地下车站，平均站间距1.28km。最大站间距2.443km，为毛竹塘站至板塘冲站区间；最小站间距0.687km，为芙蓉区政府至万家丽广场区间。5号线一期工程设换乘站7座，分别为板塘冲站（与8号线），大塘站（与9号线），圭塘站（与4号线），芙蓉区政府站（与6号线），万家丽广场站（与2号线），火炬村站（与7号线），月湖公园北站（与3号线）。

　　全线设置两座主变电站，分别为长善路和天际岭主变电站，与1、2、3、4号线共享杜花路控制中心。5号线一期工程概算总投资169亿元，计划2020年建成开通。