Samochód zaprezentowano podczas targów motoryzacyjnych w Genewie w 2007 roku. Początkowo samochód dostępny był w wersji coupe. We wrześniu 2009 roku do produkcji wprowadzono odmianę liftback zwaną Sportback oraz Cabriolet. W 2010 roku zaprezentowano sportową odmianę RS5 w wersji Coupe, a w 2012 w wersji Cabriolet.
Pojazd konstrukcyjnie oparty jest na czwartej generacji Audi A4. W modelu A5 Audi zastosowało nowe rozwiązanie techniczne - technologię MLP (Modular Longitudinal Platform), wprowadzone także w kolejnych generacjach: A4 i A6. Do modelu A5 zapożyczono wiele elementów z modelu Nuvolari concept, który posiadał silnik bi-turbo V10 o mocy 600 KM.
W 2011 roku auto przeszło face lifting. Pojazd otrzymał m.in. nowy grill, nowe przednie reflektory diodowe o innym kształcie oraz inne światła tylne.
W czerwcu 2009 roku przedstawiono pierwszy taki samochód w historii Audi - pięciodrzwiowego liftbacka klasy średniej, który został zbudowany na wydłużonej platformie A5 Coupe. Samochód wyróżnia się m.in. bezramkowymi drzwiami i stanowił alternatywę dla bardziej tradycyjnego A4.
Usportowiona wersja A5 nazwana S5, wyposażona jest w napęd quattro i wolnossący silnik V8 4.2 FSI (354 KM@7000rpm, 440Nm@3500rpm).
Model S5 w wersji cabrio dostępny jest od drugiej połowy 2009 roku. Wyposażony jest w doładowany mechanicznie silnik V6 o pojemności 3.0 l i mocy 333 KM.
Wprowadzone do produkcji w roku 2010 Audi RS 5 wyposażone jest w wysokoobrotowy silnik V8 o pojemności 4.163 cm3, blisko spokrewniony z V10 napędzającym wyczynowy samochód sportowy R8. 4.2 FSI ma imponującą siłę ciągu i doskonale czuje się także przy wysokich prędkościach obrotowych, prawie jak silnik wyścigowy. Uzyskuje 331 kW (450 KM) mocy przy 8.250 obr./min, maksymalny moment obrotowy 430 Nm jest dostępny od 4000 do 6000 obr./min. Tak jak każdy model typu RS marki Audi, także RS 5 wyposażone jest w stały napęd na cztery koła quattro.
Zaprezentowana we wrześniu 2012 wersja Cabriolet modelu RS 5 była pierwszym na świecie samochodem, który swą premierę miał w Internecie.
Standardowe wyposażenie Audi A5 obejmuje m.in. elektrycznie regulowane i ogrzewane lusterka zewnętrzne, spryskiwacze z ogrzewanymi dyszami, światła przeciwmgłowe z przodu, elektryczne regulowane przednie szyby, klimatyzację automatyczną.
Druga generacja A5 została zaprezentowana w maju 2016 roku. Samochód pod względem stylistycznym jest ewolucją poprzednika zachowując podobną sylwetkę, a także identyczną gamę nadwoziową. Tym razem jednak zadbano o więcej akcentów stylistycznych, które miały go odróżnić od pokrewnego A4. Samochód zyskał charakterystyczne, strzeliste reflektory, wyeksponowane nadkola i pofalowane przetłoczenia, a także wyraźnie zarysowany bagażnik. Kokpit dla odmiany w całości zapożyczono z modelu A4 - jego charakterystycznym elementem jest aluminiowy panel biegnący przez kokpit, ekran dotykowy do sterowania systemem multimedialnym, niewielka dźwignia do przełączania trybów jazdy oraz w całości cyfrowe wskaźniki.
Samochód miał światową premierę na Paris Auto Show 2016, a do oficjalnej sprzedaży w Polsce trafił w listopadzie tego samego roku. Równocześnie z klasycznym A5, którego najsłabsza wersja napędzana jest przez 1.4 TFSI o mocy 150 KM, ofertę rozbudowała też sportowa S5.
We wrześniu 2019 roku Audi przedstawiło model po modernizacji. Samochód zyskał odświeżony kształt zderzaków, nowe wkłady reflektorów wykonane w technice LED, przemodelowaną atrapę chłodnicy w stylu najnowszych modeli marki oraz przemodelowane lampy tylne. Ponadto, pojawił się większy ekran dotykowy do sterowania systemem multimedialnym w środku.
Podobnie jak w przypadku pierwszej generacji, ofertę A5 rozbudował także pięciodrzwiowy liftback pozycjonowany jako oddzielny, rodzinny model o nazwie A5 Sportback. Samochód jest wyraźnie dłuższy, a do tego zadebiutował o wiele szybciej, niż poprzednik - zaledwie 2 miesiące po ujawnieniu oficjalnych fotografii odmiany coupe.