На его борту — советский космонавт Валерий Быковский. Аппарат был выведен на орбиту с параметрами: наклонение орбиты — 64,96 градуса; период обращения — 88,272 минут; минимальное расстояние от поверхности Земли (в перигее) — 174,7 км; максимальное расстояние от поверхности Земли (в апогее) — 222,1 км.
Одновременно с «Востоком-5» на околоземной орбите находился космический корабль «Восток-6», который пилотировала первая в мире женщина-космонавт Валентина Терешкова. Реализация программы групповых космических полётов кораблей «Восток» позволила учёным и специалистам решать задачи чёткой и слаженной работы служб космодрома, совместного управления двумя пилотируемыми космическими кораблями, обеспечения связи между ними за пределами земной атмосферы и многие другие, возникавшие на начальных этапах освоения ракетно-космической техники.
В полете планировалось провести исследования влияния продолжительного космического полета на организм человека, а также испытания корабельных систем. Первоначально планировалось провести восьмисуточный полет, но из-за ненормальной работы системы жизнеобеспечения полет пришлось прекратить на пятые сутки.
Полет космонавта Валерия Быковского до сегодняшнего дня остается наиболее продолжительным одиночным полетом — 4 суток и 23 часа. По возвращении домой его ждало почетное звание Героя Советского Союза.
