2006年10月，中國國防科工委和財政部聯(lián)合立項研制長征五號運載火箭，經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)，由國防科工局、國家航天局牽頭組織實施，由中國航天科技集團有限公司所屬中國運載火箭技術(shù)研究院抓總研制 。

2009～2010年，原計劃作為長征五號系列中衍生型號的小型、中型火箭分別獨立形成“長征六號”與“長征七號”，長征五號系列中僅剩下5米芯級直徑的大型火箭 。同時，為避免火箭系列間運載能力交叉重疊，長征五號系列的優(yōu)先發(fā)展型號由2006年時的基本型構(gòu)型D轉(zhuǎn)變?yōu)?a target="_blank" style="color: rgb(19, 110, 194);" title="銀海翼展科技">近地軌道、地球同步轉(zhuǎn)移軌道運力*強的兩種型號：構(gòu)型B和構(gòu)型E。2011年左右，二者分別被命名為“長征五號乙”和“長征五號”，再加上配套的遠征二號上面級，便形成了長征五號系列。

長征五號初樣研制階段，期間完成以5.2米直徑整流罩和5米直徑火箭艙段為代表的大部分箭體結(jié)構(gòu)的制造、生產(chǎn)、試驗等技術(shù)，并在中國實現(xiàn)了火箭全型號數(shù)字工程化應(yīng)用  。

2011年，長征五號乙立項進入工程研制。

2012年，長征五號研制用于火箭、航天器生產(chǎn)、總裝、測試的中國新一代運載火箭天津產(chǎn)業(yè)化基地一期建成投入使用，用于箭體運輸?shù)倪h望21號船于同年下水。

2013年7月，長征五號進入試樣研制階段。主要完成了全箭模態(tài)試驗、各動力系統(tǒng)試車，整流罩分離試驗等大型地面試驗，并開展火箭的生產(chǎn)、總裝和測試。

2013年，長征五號的研制同時帶動一些列配套設(shè)置的建造。為了火箭測試中國研制完成了70噸級的世界*大推力的振動臺。

2016年，長征五號完成發(fā)射場合練，驗證了火箭、發(fā)射場、地面發(fā)射支持系統(tǒng)的接口協(xié)調(diào)以及吊裝起豎、測試、轉(zhuǎn)運等流程，*終確定長征五號火箭整體技術(shù)狀態(tài) 。

2016年11月3日20點43分，長征五號運載火箭在文昌航天發(fā)射場成功發(fā)射升空。隨后，長征五號運載火箭與其托舉的遠征二號上面級成功分離，上面級繼續(xù)將實踐十七號衛(wèi)星送往預(yù)定軌道。由中國航天科技集團公司抓總研制的長征五號運載火箭首次飛行任務(wù)取得成功。