Корпус начал формироваться в Московской области в апреле 1942 года на базе отдельных танковых частей, отведенных с передовой после тяжелых, кровопролитных боев. Ускоренными темпами шло сколачивание штабов бригад, доукомплектование личным составом, боевой техникой и вооружением.
В состав корпуса организационно вошли управление, 24, 41 и 70-я танковые (по 53 танка) и 5-я мотострелковая бригады, а также 30-я инженерно-минная рота, 5-я авторота подвоза горючего и смазочных материалов, 89-я и 109-я подвижные ремонтные базы.
Каждая танковая бригада имела вначале два, а с 1943 года три танковых батальона, моторизованный батальон автоматчиков, батарею 45-мм противотанковых орудий, зенитную роту, роту управления и технического обеспечения, а также медико-санитарный взвод.
Мотострелковая бригада включала в себя три мотострелковых и минометный батальоны, артиллерийский и зенитный артиллерийский дивизионы, роты - противотанковых ружей, автоматчиков, разведывательную, инженерно-минную, управления и технического обеспечения, а также медико-санитарный взвод.
В дальнейшем же, когда корпус вел боевые действия, в него входили и другие отдельные части и подразделения, оснащенные новой, более совершенной техникой и оружием.
Командиром корпуса был назначен генерал-майор танковых войск К. А. Семенченко, Герой Советского Союза, удостоенный этого высокого звания за мужество и героизм, проявленные в боях на Халхин-Голе. Он многое сделал для сколачивания комплектуемых частей и подразделений, повышения боевого мастерства личного состава корпуса. Генерал знакомился с пополнением, неустанно передавал личному составу свой опыт в боевом применении танковых войск. По его указанию в бригадах проводились встречи бывалых бойцов с молодым, еще не обстрелянным пополнением.
Военным комиссаром корпуса стал полковой комиссар А. М. Костылев. Бывший рабочий, он еще до войны служил в Красной Армии политработником. Имел большой опыт и навыки партийно-политической работы, обладал высокими моральными качествами и организаторскими способностями. Возглавляемые им политработники помогали командованию в мобилизации бойцов и командиров на выполнение задач, связанных с формированием соединения.
Штаб корпуса возглавил кадровый военный полковник В. П. Зелинский, отличившийся в первые же дни боев под Москвой. Танковая бригада, которой он тогда командовал, более ста дней вела кровопролитные оборонительные бои у стен столицы.
Среди руководящего состава корпуса выделялись такие хорошо подготовленные, уже побывавшие в боях кадровые военные, как командующий артиллерией полковник Я. Я. Мелуп, начальник инженерной службы полковник А. X. Гайсин, заместитель командира корпуса полковник Я. П. Кочергин, заместитель командира корпуса по технической части инженер-подполковник С. Я. Кохреидзе, начальник связи подполковник П. М. Свешников (вскоре его заменил подполковник М. М. Выменкин), начальник оперативного отдела подполковник Н. Я. Матвеев, начальник разведки полковник А. И. Семушкин и другие. Благодаря их повседневной организаторской работе формирование, укомплектование и обучение частей и подразделений корпуса проходило организованно, планомерно, четко, несмотря на трудности и крайне сжатые сроки.
Вошедшая в состав корпуса после боев под Москвой 24-я танковая бригада была сформирована в районе Сормово, под Горьким. Ее командиром стал полковник В. В. Сытпик, военным комиссаром - полковой комиссар С. К. Романов, начальником штаба - подполковник П. Ф. Казаков.
В конце ноября 1942 года прибыла 41-я танковая бригада, сформированная в Ульяновске на базе одного из запасных полков в основном из призывников Куйбышевской и Пензенской областей. Ее дальнейшее сколачивание и боевая подготовка проходили в Московском автобронетанковом учебном центре. Ее командиром был полковник П. II. Николаев, военным комиссаром - старший батальонный комиссар Н. И. Лысенко, начальником штаба - подполковник Г. Г. Клейн.
Сформированная в Подмосковье 70-я танковая бригада уже побывала в боях под Калинином. Взаимодействуя с другими частями, танкисты бригады выбили противника из ряда населенных пунктов.
Командиром этой бригады был назначен участник боев на Халхин-Голе Герой Советского Союза подполковник К. Н. Абрамов, военным комиссаром - старший батальонный комиссар И. В. Костюков, начальником штаба - майор К. Т. Хмылов.
5-ю мотострелковую бригаду, сформированную в апреле - мае 1942 года на станции Кинель Куйбышевской области, возглавил подполковник Г. Г. Скрипка, военным комиссаром был старший батальонный комиссар Н. Н. Николаев, начальником штаба - майор А. И. Хайленко.
Личный состав, прибывший в части и подразделения корпуса, в основном имел крепкую трудовую закалку. В большинстве своем это были передовики производства, ударники первых пятилеток. Охваченные патриотическим подъемом, они рвались на фронт, что-бы с оружием в руках громить ненавистных немецко-фашистских захватчиков. Среди прибывших было немало воинов запаса. Были и такие, кто уже хорошо знал, что такое война. Многие из них носили на груди государственные награды, а некоторые, наиболее отличившиеся, - Золотые Звезды Героев Советского Союза, как, например, командиры танковых батальонов капитаны М. В. Юдин и А. В. Кукин, механик-водитель старшина Н. И. Русин. Примечательно и то, что в корпус вошли воины более чем шестидесяти национальностей.
Затяжные бои шли в районе Ржева и Сычевки. Здесь, войдя в оперативное подчинение 20-й армии, я вступил в сражение 5-й танковый корпус. В ночь на 9 декабря его командир генерал-майор танковых войск К. А. Семенченко получил приказ из штаба 20-й армии: стремительным ударом завершить прорыв обороны противника, осуществленный стрелковыми частями и, уничтожая очаги сопротивления, перерезать железную дорогу Ржев - Сычевка.
В соответствии с приказом части корпуса совершили комбинированный марш и к утру 11 декабря сосредоточились в исходном районе. Наступать танкистам предстояло в юго-западном направлении, на Сычевку.
О начале наступления возвестила артиллерийская подготовка. Две с половиной тысячи орудий и минометов обрушили огонь на вражеские укрепления. Казалось, что после такой мощной артподготовки в расположении противника все должно быть подавлено и уничтожено. Но то тут, то там стали оживать его огневые точки.
Врагу удалось создать под Сычевкой прочную оборону. Что ни село, ни деревня - опорный пункт, каждый холм, высота - блиндажи, дзоты, доты. Сплошная система ходов сообщения. В три яруса траншеи. Проволочные заграждения, надолбы и завалы. В наиболее танкоопасных местах - минные поля.
Взвилась в небо ракета - сигнал атаки. Все ожило вокруг. Послышались возгласы: "Вперед!", "За Родину!". Было 10 часов 10 минут 11 декабря 1942 года. Первыми устремились полки 243-й и 247-й стрелковых дивизий 20-й армии. Однако вскоре их передовые цепи вынуждены были залечь под шквальным огнем противника. Завязался тяжелый, кровопролитный бой, длившийся весь день.
Атака захлебнулась почти по всей линии прорыва. Тогда в бой были введены бригады 5-го танкового корпуса. Им пришлось буквально прогрызать оборону врага. Танковые атаки сменялись яростными контратаками врага. Отдельные высоты и наиболее выгодные рубежи по нескольку раз переходили из рук в руки, И всякий раз на поло боя оставались подбитые и сожженные танки, исковерканные орудия - обе стороны несли тяжелые потери.
Бои под Сычевкой длились два с лишним месяца.
Корпусом командовали:
Семенченко Кузьма Александрович (19.04.1942 - 30.12.1942), генерал-майор танковых войск
Сахно Михаил Гордеевич (01.01.1943 - 01.10.1944), полковник, с 07.02.1943 генерал-майор танковых войск
Бабицкий Яков Иванович (02.10.1944 - 20.01.1945), полковник
Колесников Иван Михайлович (21.01.1945 - 09.05.1945), полковник
Начальники штаба:
Зелинский Василий Петрович (18.04.1942 - 14.01.1943), полковник
Бабицкий Яков Иванович (14.01.1943 - 11.05.1945), подполковник, с 22.05.1943 полковник.