Trong suốt chặng đường 57 năm qua, các thế hệ cán bộ, chiến sĩ sư đoàn vượt qua muôn vàn khó khăn, gian khổ, lần lượt lập nên những thành tích xuất sắc, góp phần vào thắng lợi chung của sự nghiệp đấu tranh giải phóng dân tộc, thống nhất đất nước, bảo vệ Tổ quốc và làm nghĩa vụ quốc tế cao cả. Một trong những chiến công xuất sắc đó là tiến công giải phóng Lộc Ninh từ ngày 5-4 đến ngày 7-4-1972.
Sau những thắng lợi to lớn của các lực lượng vũ trang ta ở chiến trường Đường 9 - Nam Lào, chiến trường vùng 3 biên giới trong năm 1970, 1971, tháng 6/1971, Ban Chấp hành Trung ương Đảng đã họp, đề ra kế hoạch hoạt động quân sự của các lực lượng vũ trang miền Nam trong năm 1972. Tháng 11/1971, Trung ương Cục, Quân ủy Miền quyết định mở Chiến dịch phản công xuân - hè 1972 mang tên người anh hùng dân tộc “Nguyễn Huệ”. Cuối tháng 11/1971, sư đoàn được giao nhiệm vụ tổ chức lực lượng, thực hành bao vây tiến công tiêu diệt cụm cứ điểm Lộc Ninh, trận then chốt mở đầu của chiến dịch trong đội hình hiệp đồng binh chủng với quy mô cấp sư đoàn tăng cường.
Với quyết tâm xây dựng Chi khu Lộc Ninh thành “bức thành thép” chặn sức tấn công của ta từ hướng Tây Bắc về Sài Gòn, địch xây dựng Cụm cứ điểm thành 3 khu vực phòng thủ chính với quân số lên đến 4.500 tên, 16 khẩu pháo 105 - 155mm cùng 170 xe tăng, thiết giáp trực tiếp phối hợp hỗ trợ tham chiến; cụm cứ điểm bố trí thành từng khu vực độc lập nhưng hình thành thế liên hoàn để đối phó và chi viện lẫn nhau khi bị ta tiến công. Khu trung tâm gồm Cụm Sở Chỉ huy Chiến đoàn 9 và Chi khu quân sự Lộc Ninh, có 7 lớp hàng rào dây thép gai dài 800 mét, rộng 200 mét, bờ thành bê tông trên đặt lưới thép chống B40 bao quanh, có 16 Đồn Bảo an bố trí ở các xã Lộc Bình, Lộc Thạnh, Mang Cá, Trương Ngọc Hoa kết hợp lực lượng Trung đoàn 1 Thiết giáp, Tiểu đoàn 74 Biệt động Biên phòng tại ngã ba Hoa Lư theo dõi, phát hiện và chặn đánh ta từ xa.
Trung tuần tháng 12/1971, Hội nghị Đảng ủy mở rộng của sư đoàn họp bàn kế hoạch, biện pháp lãnh đạo và tổ chức chuẩn bị tiến công tiêu diệt cụm cứ điểm Lộc Ninh. Ngày 28/3/1972, Bộ Chỉ huy chiến dịch phê chuẩn quyết tâm chiến đấu tiến công tiêu diệt cụm cứ điểm phòng ngự Lộc Ninh của sư đoàn. Theo kế hoạch chiến đấu, ta sử dụng toàn bộ lực lượng của sư đoàn, được tăng cường Trung đoàn 3, Sư đoàn 9, Trung đoàn 208 pháo mang vác, Trung đoàn 42 pháo xe kéo và 2 Đại đội xe tăng thực hành bao vây tiêu diệt cụm phòng ngự Lộc Ninh gồm lực lượng Chiến đoàn 9, Chi khu Lộc Ninh, Trung đoàn 1 Thiết giáp và trại biệt kích 81 trong khu tiếp liệu; giải phóng và làm chủ toàn bộ khu vực Lộc Ninh tạo điều kiện để các đơn vị bạn tiêu diệt địch ở Hớn Quản; giải phóng thị xã An Lộc trong bước 2 của chiến dịch.
4 giờ 30 phút ngày 05/4, thế trận bao vây cụm cứ điểm Lộc Ninh đã khép chặt; 5 giờ 30 phút, trận tiến công bắt đầu, liên tục trong 30 phút, các loại hỏa lực cối 160, 120, 82mm và các loại hỏa tiễn đánh phá Sở Chỉ huy Chiến đoàn 9, Chi khu Lộc Ninh và các trận địa pháo của địch; trận địa hỏa lực ĐKZ của Trung đoàn 2, Trung đoàn 3 bắn quyết liệt, yểm trợ cho bộ binh tiến hành mở cửa. 8 giờ 30 phút, giai đoạn đầu thực hành mở cửa mở, đưa lực lượng áp sát các vị trí đã hoàn thành; Tiểu đoàn 28 Đặc công có nhiệm vụ đánh vào Sở Chỉ huy Trung đoàn 1 Thiết giáp và ty cảnh sát nổ súng làm cho bọn địch hoảng loạn, không thể ứng cứu, giải tỏa cho nhau. 9 giờ 45 phút, bộ phận chặn đầu của Tiểu đoàn 7 nổ súng tiêu diệt 2 xe M41 đi đầu đội hình xe địch, Tiểu đoàn 8 và 2 Đại đội của Tiểu đoàn vận động tiến công chia cắt đội hình cơ giới địch, trận chiến đấu kéo dài đến 17 giờ chiều mới kết thúc.
21 giờ, đợt tiến công thứ 2 bắt đầu. Sau 3 loạt hỏa tiễn và pháo cấp trên chi viện, Tiểu đoàn 4, Tiểu đoàn 5, Trung đoàn 2 nhanh chóng vây quanh Sở Chỉ huy Chiến đoàn 9. 21 giờ 30 phút, địch mở đợt phản kích quyết liệt vào trận địa vây lấn của Tiểu đoàn 5, Trung đoàn 2, có sự phối hợp của cả không quân, pháo binh và bộ binh; trận chiến đấu quyết liệt kéo dài tới sáng. 6 giờ 30 phút, Đại đội 1, Tiểu đoàn 4 vượt qua cửa mở số 1 đánh chiếm lô cốt đầu cầu. 7 giờ sáng, ta lấn tới chiến hào chống tăng ở cửa mở số 2. Cùng thời gian này, Đại đội 3, Tiểu đoàn 28 Đặc công đánh chiếm làm chủ hoàn toàn ty cảnh sát Lộc Ninh, tiêu diệt 20 tên địch, bắt sống 6 tên, thu 16 súng các loại; Tiểu đoàn 7, Trung đoàn 3 mở được hai cửa mở ở phía Đông sân bay, lực lượng bộ binh ta vượt qua cửa mở đánh chiếm 2 lô cốt ở phía Đông, chiếm kho xăng trong sân bay, đánh bật bọn địch phòng ngự tuyến ngoài chạy lui về trung tâm và bắt liên lạc với lực lượng Tiểu đoàn 8 đang vây ép tiến công ở phía Đông Chi khu. Sáng ngày 6/4, máy bay A37 đánh phá dữ dội vào đội hình chiến đấu của Trung đoàn 2, ném bom napan vào trận địa của Tiểu đoàn 4 làm Tiểu đoàn trưởng, Chính trị viên Tiểu đoàn và 10 đồng chí của Đại đội 3 bỏng nặng. 7 giờ sáng, Chiến đoàn 9 buộc phải co toàn bộ lực lượng của Trung đoàn 1 Thiết giáp cùng Tiểu đoàn 74 Biên phòng và 1 Đại đội Bảo an từ Hoa Lư về Lộc Ninh để tăng viện.
9 giờ 30 phút, Trung đoàn trưởng Phạm Kim báo cáo: Đoàn xe thiết giáp địch đã lọt vào trận địa chốt chặn của Trung đoàn, Tiểu đoàn 8 đã nổ súng chặn đứng địch tại trục đường 13, bộ phận địch còn lại đang hành quân tại khu vực lô cao su 385-387, bị Tiểu đoàn 7, Tiểu đoàn 9, Trung đoàn 3, Sư đoàn 5 vận động bao vây tiêu diệt. Trận đánh tiếp tục kéo dài đến 11 giờ 30 phút. Sau hơn 3 giờ chiến đấu, Trung đoàn 3, Sư đoàn 9 và Tiểu đoàn 9, Trung đoàn 3, Sư đoàn 5 đã tiêu diệt hoàn toàn 2 Chi đoàn Thiết giáp và Tiểu đoàn 74 Biên phòng cùng 1 Đại đội Bảo an, bắn cháy 56 xe cơ giới, trong đó có 46 xe M113 và M41, 7 xe GMC, 2 xe ủi, 1 xe Jeep, bắt sống 34 chiếc khác, thu 6 máy thông tin, 230 súng các loại. Ta diệt tại chỗ hơn 200 tên địch, bắt sống 130 tù binh cùng nhiều trang bị, vũ khí chiến tranh. 14 giờ chiều, Bộ Chỉ huy Sư đoàn họp, nhận định thời cơ tốt nhất để ta thực hành tiến công tiêu diệt Chiến đoàn 9 và làm chủ Chi khu Lộc Ninh đã đến, đề nghị Bộ Tư lệnh Chiến dịch chấp thuận quyết tâm của sư đoàn tiêu diệt toàn bộ quân địch tại Lộc Ninh trong đêm 06, rạng ngày 07/4.
3 giờ sáng ngày 07/4/1972, trận tiến công quyết định tiêu diệt hoàn toàn Cụm cứ điểm Lộc Ninh bắt đầu. 5 trận địa pháo binh của ta gồm 4 khẩu 122mm, 4 khẩu 105mm, 3 khẩu 85mm, 1 khẩu cối 160mm, 2 khẩu 120mm và 2 dàn phóng H12 đồng loạt dội bão lửa xuống căn cứ của Chiến đoàn 9, Chi khu Lộc Ninh, trại biệt kích và trận địa pháo địch. Đại đội 10 khẩn trương cơ động vào vị trí xuất phát tiến công. 4 giờ 30 phút, lực lượng xe tăng gồm 9 chiếc đến vị trí của Trung đoàn 2 cùng triển khai với Tiểu đoàn 4, Tiểu đoàn 5 chuẩn bị xung phong. 5 giờ 30 phút, Đại đội 6, Tiểu đoàn 5, Trung đoàn 2 cùng 2 xe tăng vượt cửa mở số 1 đánh vào hướng Tây Bắc Sở Chỉ huy Chiến đoàn 9; Đại đội 7 cùng 3 xe tăng tràn qua cửa mở số 2, thọc thẳng vào hướng Tây Nam Sở Chỉ huy; Tiểu đoàn 5, Tiểu đoàn 4 phát triển đánh chiếm khu vực Sở Chỉ huy, diệt các ổ đề kháng dọc theo tường vây quanh hầm Chỉ huy Chiến đoàn 9, tiêu diệt và bắt sống hơn 100 tên địch. 7 giờ sáng, lá cờ quyết chiến Quyết thắng do Đại đội 7 anh hùng đã cắm trên nóc hầm Sở Chỉ huy Chiến đoàn 9.
Trên hướng tiến công của Trung đoàn 3, từ 5 giờ sáng, Tiểu đoàn 7 hình thành 2 mũi tiến công chọc thẳng vào hướng Đông Nam Cụm Chỉ huy Chiến đoàn 9; 6 giờ 45 phút, Đại đội 1, Tiểu đoàn 7 tiêu diệt hoàn toàn quân địch, bắt sống 55 tên làm tù bình, làm chủ khu vực phía Nam và bắt liên lạc với Tiểu đoàn 5/Trung đoàn 2 tiếp tục phát triển đánh chiếm khu tiếp liệu. 6 giờ 40 phút, Tiểu đoàn 6, Trung đoàn 174 hoàn toàn làm chủ trận địa pháo của địch, bắt 40 tên làm tù binh, thu 10 khẩu pháo 105mm; 2 mũi tiến công của Tiểu đoàn 4 cùng 2 xe tăng vượt qua cửa mở đánh thọc vào hướng Tây Bắc và Tây Nam Chi khu. 7 giờ sáng, Tiểu đoàn 8, Trung đoàn 3 cũng đã tiêu diệt toàn bộ các mục tiêu ở phía Đông - Đông Nam chi khu.
Tên Đại tá Vĩnh và các sĩ quan tùy tùng cùng tên Trung tá Chi khu trưởng Chi khu Lộc Ninh chui khỏi hầm ngầm vượt ra ngoài hòng tìm đường tẩu thoát. 7 giờ sáng, đội hình tháo chạy của Chiến đoàn 9 lọt vào trận địa chốt chặn của Trung đoàn 1 bị Tiểu đoàn 1 tiêu diệt và bắt sống 150 tên dịch; Tiểu đoàn 3 tiêu diệt địch đang dồn cục ở phía bắc đồn Trương Ngọc Hoa, khu vực chính diện đường 13; Tiểu đoàn 2 chốt chặn, bịt đường rút chạy của đoàn cơ giới và xe tăng. 10 giờ, thế trận bao vây tiêu diệt địch của Trung đoàn 1 khép kín, bộ đội ta đồng loạt xung phong vận động tiêu diệt địch đang trong cảnh hỗn loạn. 11 giờ, trận đánh kết thúc thắng lợi. Từ lòng suối, một toán lính địch cầm áo lót trắng, khăn tay trắng giơ cao khỏi đầu xin hàng, trong số đó có cả tên Đại tá Vĩnh cùng hơn 100 sĩ quan binh lính. Chỉ sau 4 giờ, Trung đoàn 1 đã diệt tại chỗ 150 tên địch, bắt hàng trăm tù binh, thu 269 súng các loại và nhiều trang bị phương tiện chiến tranh của địch. Cùng thời gian này, Tiểu đoàn 9/Trung đoàn 3 tổ chức lực lượng bao vây tiêu diệt một bộ phận địch tháo chạy tại khu vực Lộ số 28511 - 28902, tiêu diệt hoàn toàn Tiểu đoàn 2, Chiến đoàn 9, bắt sống nhiều tù binh, thu 150 súng, 21 máy PRC25, trong đó có tên Đại úy Phó đội trưởng Pháo đội A. Sau đó cơ động đánh chiếm Chi khu Bù Đốp.
14 giờ ngày 07/4, ta hoàn toàn làm chủ mục tiêu Chi khu Lộc Ninh, Sở Chỉ huy Chiến đoàn 9; 8 giờ ngày 08/4, Đại đội 7, Tiểu đoàn 8 tiêu diệt và gọi hàng 30 cảnh sát; Trung đoàn 2, Trung đoàn 1 tiến hành lùng sục thu gom gọi hàng 145 tên địch. 20 giờ ngày 08/4, thị trấn Lộc Ninh và các xã Lộc Thiện, Lộc Thạnh, Lộc Hưng, Lộc Quang, Bù Đốp hoàn toàn được giải phóng. Trận đánh cụm cứ điểm Lộc Ninh kết thúc thắng lợi giòn giã. Sau 4 ngày liên tục vây ép, tiến công địch, Sư đoàn cùng phối hợp với các đơn vị bạn đã đập tan Cụm cứ điểm quan trọng của địch trong hệ thống phòng ngự phía Tây Bắc Sài Gòn. Tiêu diệt và làm tan rã hoàn toàn Chiến đoàn 9, Trung đoàn 1 Thiết giáp, Tiểu đoàn 74 Biên phòng, 2 pháo đội, 15 Đại đội Bảo an dân vệ cùng toàn bộ hệ thống chính quyền tề điệp của quận lỵ Lộc Ninh, loại khỏi vòng chiến đấu hàng ngàn tên địch, bắt sống 1.876 tù binh trong đó có 1 Đại tá, 2 Trung tá, 3 Thiếu tá và 56 sĩ quan cấp úy, phá hủy và thu hồi 160 xe cơ giới, 13 khẩu pháo các loại và 2.500 tấn trang bị phương tiện chiến tranh của địch.
Chiến thắng Lộc Ninh vang dội đã gây nỗi kinh hoàng lớn trong quân ngụy quyền Sài Gòn, từng bước phá sản chiến lược “Việt Nam hóa chiến tranh” của đế quốc Mỹ, đánh dấu sự trưởng thành lớn mạnh của Sư đoàn 5. Sau khi được giải phóng, do có một vị trí quan trọng và dân số 25.000 người, từ năm 1972, Lộc Ninh đã trở thành trung tâm chính trị, quân sự và ngoại giao của Chính phủ Cách mạng Lâm thời Cộng hòa miền Nam Việt Nam trong cuộc kháng chiến chống Mỹ, cứu nước.
Để Lộc Ninh được giải phóng, hàng trăm cán bộ, chiến sĩ sư đoàn đã vĩnh viễn nằm xuống dưới đất mẹ Lộc Ninh, Bình Phước thân yêu, đó là tinh thần dũng cảm, chiến đấu quên mình của Liệt sĩ, Phó Chính ủy Nguyễn Xuân Rong táo bạo, quyết liệt chỉ huy bộ đội xung kích tiêu diệt địch co cụm trong hầm ngầm khi bị lực lượng ta từ các hướng tiến công mãnh liệt vào ngày 07/4/1972, sau đó bị trúng đạn hy sinh.
Phát huy tinh thần chiến thắng Lộc Ninh năm 1972, ngay sau khi hoàn thành nghĩa vụ quốc tế cao cả giúp nước bạn Campuchia vào tháng 12/1989, mặc dù Sư đoàn đóng quân trên địa bàn tỉnh Tây Ninh và Bình Dương trong điều kiện muôn vàn khó khăn, thử thách từ tổ chức biên chế, xây dựng cơ sở vật chất bảo đảm cho công tác huấn luyện, sẵn sàng chiến đấu, xây dựng chính quy, rèn luyện kỷ luật, còn chưa bảo đảm nhưng Sư đoàn đã tập trung lãnh đạo, chỉ đạo đơn vị hoàn thành tốt mọi nhiệm vụ được giao. Nhất là từ khi thực hiện Chỉ thị 41 của Tổng Tham mưu trưởng Quân đội Nhân dân Việt Nam, diện mạo của sư đoàn được đổi mới, phát triển lên từng ngày, chất lượng huấn luyện, sẵn sàng chiến đấu, diễn tập có bắn đạn thật các cấp luôn đạt khá, giỏi, sư đoàn tham gia các Hội thi, Hội thao đều đạt thành tích cao; công tác Hậu cần, Tài chính, Kỹ thuật được nâng lên tầm cao mới; chất lượng xây dựng chính quy, chấp hành kỷ luật được giữ vững và tăng cường, triển khai đồng bộ, quyết liệt các giải pháp xây dựng đơn vị VMTD “mẫu mực, tiêu biểu”, xây dựng Đảng bộ TSVM “gương mẫu, tiêu biểu”. Sư đoàn luôn được Thủ trưởng Bộ Tư lệnh Quân khu đánh giá cao, Nhân dân tin yêu.
Đặc biệt trong 2 năm 2020, 2021, dịch Covid-19 bùng phát, ảnh hưởng lớn đến tính mạng, sức khỏe của Nhân dân và chất lượng huấn luyện, sẵn sàng chiến đấu, xây dựng chính quy, rèn luyện kỷ luật. Sư đoàn đã hoàn thành tốt nhiệm vụ kép vừa huấn luyện, sẵn sàng chiến đấu, vừa tham gia phòng, chống dịch Covid-19, hỗ trợ các địa phương trên địa bàn Quân khu “chống dịch, cứu dân” và thực hiện nhiệm vụ cấp trên giao. Sư đoàn vinh dự được Chủ tịch nước trao tặng Huân chương Bảo vệ Tổ quốc hạng Nhì; nhiều tập thể, cá nhân được cấp trên và địa phương khen thưởng. Hiện nay, Sư đoàn là điểm đến tham quan, học tập kinh nghiệm của nhiều Đoàn trong và ngoài nước.