2008年4月23日，深圳市规划局宣布为深圳捷运1号线至深圳捷运5号线命名，其中深圳捷运5号线易名为“环中线”。

2011年6月28日，深圳捷运5号线一期工程通车运营。

2012年，深圳捷运5号线高峰发车间隔从8分钟缩短至6分钟。12月14日，深圳捷运5号线变身“爱之线”，深圳捷运集团在深圳捷运5号线打造“环城爱之线”，13点14分（谐音“一生一世”）从环中线翻身站、西丽站及民治站进站乘车的情侣（或夫妻）有机会获赠朱古力一份，同时，从西丽站搭乘深圳捷运5号线“520号”（“我爱你号”）专列的情侣（或夫妻）在列车上也有机会获赠特色爱情证书一本和朱古力一份。

2014年，为方便记忆，深圳市轨道交通建设指挥部办公室宣布将深圳捷运线路改为数字命名，环中线易名为“深圳捷运5号线（环中线）”，并计画于三期工程首期开通后，易名为“深圳捷运5号线”。11月6日，深圳捷运5号线27个站厅站台都已覆盖移动4G。

2016年，深圳捷运5号线提速，早高峰行车间隔同步压缩至3分30秒，晚高峰同步压缩至4分钟。深圳捷运5号线工作日早高峰期间，列车双方向行车间隔由5分钟压缩至3分30秒；晚高峰双方向行车间隔由5分钟压缩至4分钟；平峰时段行车间隔由8分钟压缩至7分钟。全日增开载客列车107列，总运能提升25%。11月25日，深圳市公安局公交分局、深圳捷运集团联合举办的“2014年轨道交通反恐应急演练”在深圳捷运5号线临海站举行。

2017年7月28日，深圳捷运5号线高峰期行车间隔由5分30秒压缩至4分55秒，平峰期行车间隔由8分钟压缩为6分钟。

截至2019年1月，深圳捷运5号线共有27个站点。

深圳捷运5号线东南起罗湖区黄贝岭站，途径罗湖区、龙岗区深圳东站、龙华区深圳北站、南山区大学城、宝安区宝安中心等四个行政区的重要站点，止于宝安区前海湾站。

2018年7月20日，深圳捷运5号线当天客运量为100.1万人次。

2018年9月21日，深圳捷运5号线当天的客运量为107.5万人次。

深圳捷运5号线列车採用国内自主集成设计的A型车，运营初期共配置25列、150辆车，採用4动2拖6节编组。车体採用大断面铝合金型材 整体焊接式结构，车内设有19寸宽屏液晶屏可实时播放资讯，首次在国内採用15寸宽屏动态显示线路图，可随线路变化扩展和调整，採用电源集中布置的LED节能照明，较同等照度下的白帜灯照明可节能约40%。列车採用四压缩机组并联的空调系统，製冷效果更佳，同比两个压缩机，可有效降低能耗约20%。列车还设有向OCC实时上传视频监视图像、火灾报警及乘客召援信息的列车安防子系统。

深圳捷运5号线採用卡斯柯信号系统。

深圳捷运5号线全线车站所有出入口都设定了上行自动扶梯，各车站还设定了公共卫生间和无障碍设施，如残疾人电梯、盲道等，满足与其它捷运线路之间的无障碍换乘要求，并与道路无障碍设施进行有机衔接。车站出入口的设定均与地面公交枢纽、计程车停靠站、行人过街地道进行有效衔接。

深圳捷运5号线以“全线一景”为设计出发点，大量採用了节能、减排技术，减少对环境的污染。线路在设计中突出了各个车站的可识别性和空间的艺术性，以色彩、照明、天花造型的差异方便乘客识别，并利用弧型设计突出空间的的完整性，体现车站的文化特色。全线车站的公共区布置採用了标準化设计，车控室、客服中心均统一标準，方便乘客识别和进出。

2017年6月26日，深圳捷运5号线与深圳捷运1号线、深圳捷运3号线、深圳捷运4号线率先在双方向列车首、末节车厢进行“女士优先车厢”试点，是中国首个捷运女士优先车厢。

深圳捷运5号线工程隧道线路主要穿越震旦系花岗岩，部分线路穿越海积软土层、人工填海层，局部地层上软下硬，施工极其困难。深圳捷运5号线不但下穿创业路立交、创业路、广深高速、留仙大道、平南铁路、布龙路及部分居民住宅小区和大量管线，还先后穿越大沙河、布吉河等河流，部分站点地处闹市区，道路密集，离居民住宅楼较近，施工场地狭小，施工干扰大，施工环境异常恶劣。施工困难有三点，一是海积软土地层修建捷运施工难度大。如前海湾站位于海积软土地层，在该地层开挖容易坍塌。二是盾构区间穿越孤石及建筑群等。翻身～灵芝区间盾构机要穿越孤石群，同时要下穿碧海花园、创业立交、宝安汽车站、广深港高速铁路等，施工难度大，施工风险高。三是全线矿山法施工长度达37.3千米，施工断面变化多，工法转换频繁，尤其是兴留区间隧道，区间隧道长度为2456米，隧道位于两山夹谷中，地层上软下硬，地下水极其丰富，施工难度极大。

深圳捷运5号线二期工程起于既有2号线赤湾站，止于既有深圳捷运5号线前海湾站，路线长7.6千米，设站7座，全部为地下线。建设期为2016-2020年。

深圳捷运5号线西延工程起自深圳捷运5号线一期终点站黄贝岭站，终至大剧院站，长2.87千米，全地下敷设，设站3座，分别为东门路站、建设路站、大剧院站（与深圳捷运1号线、深圳捷运2号线换乘）。已于2018年底动工，预计2022年开通。

深圳捷运5号线南延线开展车站“装修”，预计2019年年底实现通车运行。南延线路全长约7.65千米，共设 桂湾、前湾、前湾公园、妈湾、铁路公园、荔湾、赤湾等7座车站，均为地下站。深圳捷运5号线南延线自北向南贯穿前海新区，属于深圳捷运三期工程二阶段的组成部分。

深圳捷运5号线贯穿城市第一、二圈层，连线西、中、东三条发展轴，是联繫沿线各组团和前海、深圳北、布吉三大交通枢纽的东西快速轨道交通，对缓解沿线城市道路系统交通压力、提高轨道交通网路效率等综合功能、尤其是支持2011年在深圳举行深圳第26届世界大学生夏季运动会具有重要意义（深圳捷运评）。