Để đáp ứng yêu cầu tình hình mới của chiến trường miền Đông Nam Bộ và trước sự lớn mạnh của các lực lượng vũ trang miền Nam với quyết tâm đánh Mỹ và thắng Mỹ, Quân ủy, Bộ chỉ huy Miền quyết định thành lập các đơn vị chủ lực mạnh trên chiến trường miền Đông Nam Bộ.
Ngày 2-9-1965 Quân ủy, Bộ Tư lệnh Miền quyết định thành lập 2 sư đoàn chủ lực đầu tiên của chiến trường B2 đó là Sư đoàn 9 và Sư đoàn 5 (Sư đoàn 5 lấy ngày 23-11-1965 - ngày họp Đảng ủy sư đoàn phiên đầu tiên làm ngày truyền thống). Đồng chí Lê Đình Nhơn, Bí thư Tỉnh ủy Bà Rịa-Long Khánh được Quân ủy, Bộ Tư lệnh Miền chỉ định vào Thường vụ Đảng ủy Sư đoàn 5 để cùng chỉ đạo các hoạt động tác chiến chung giữa Sư đoàn 5 và lực lượng vũ trang tỉnh Bà Rịa-Long Khánh.
Thành lập tại một vùng căn cứ lớn của cách mạng, đồng thời cũng là địa bàn trọng điểm trong âm mưu đánh phá phong trào cách mạng và bình định của Mỹ - ngụy, nơi diễn ra cuộc đấu tranh toàn diện, liên tục, gay go, quyết liệt giữa ta và địch, vì thế, vừa ra đời Sư đoàn 5 bước ngay vào cuộc đọ sức quyết liệt với các đội quân xâm lược nhà nghề của Mỹ trên chiến trường phía Đông Sài Gòn như: Sư đoàn 1, Lữ dù 173, Lữ đoàn 199, Trung đoàn thiết giáp độc lập số 11 Mỹ, Lữ đoàn Hoàng gia Úc, Sư đoàn Mãng Xà Vương Thái Lan và Sư đoàn 18 ngụy…
Từ khi thành lập đến cuối năm 1967, tác chiến chủ yếu trên địa bàn huyện Đất Đỏ và huyện Châu Đức tỉnh Bà Rịa- Long Khánh. Dưới sự lãnh đạo của Quân ủy, Bộ Tư lệnh Miền, sự yêu thương, đùm bọc, che chở, giúp đỡ của Nhân dân, Sư đoàn 5 phối hợp tác chiến chặt chẽ với lực lượng vũ trang địa phương liên tiếp lập công vang dội, đập tan nhiều cuộc hành quân càn quét của quân Mỹ, góp phần làm thay đổi cục diện chiến trường, tạo thế có lợi cho cách mạng miền Nam. Trong đó phải kể đến nhiều trận đánh tiêu biểu như: Trận đánh Sân bay Vũng Tàu, ngã ba Ông Đồn, Long Tân, Núi Đất, Tầm Bó, Suối Râm, Kim Long, trung tâm huấn luyện Vạn Kiếp…
Trong 2 năm 1966-1967, lần đầu tiên quân giải phóng đối diện trực tiếp với quân viễn chinh Mỹ và cụm bộ binh cơ giới Mỹ đóng quân dã ngoại có sở chỉ huy trực tiếp cùng hỏa lực chi viện mạnh. Đặc biệt, trận Tầm Bó (4-1966) chỉ có Tiểu đoàn 1 của Trung đoàn 4, Sư đoàn 5 phối hợp cùng lực lượng vũ trang địa phương đã tiêu diệt một tiểu đoàn thuộc Lữ đoàn 199 Mỹ, loại khỏi vòng chiến đấu 500 tên, thu 40 khẩu súng các loại. Trận Kim Long (6-1967), Trung đoàn 4 tiếp tục giành thắng lợi, phá hủy 48 xe tăng, 30 xe cơ giới các loại, loại khỏi vòng chiến đấu một tiểu đoàn bộ binh và một tiểu đoàn cơ giới Mỹ, tiêu diệt hoàn toàn sở chỉ huy hành quân của địch.
Chiến công Tầm Bó, Kim Long củng cố lòng tin cho cán bộ, chiến sĩ, lực lượng vũ trang địa phương và Nhân dân miền Đông Nam Bộ vào khả năng ta hoàn toàn có thể đánh Mỹ và thắng Mỹ trong điều kiện khó khăn và vũ khí, trang bị hiện có.
Có thể nói, lịch sử và chiến công trong 2 năm đầu thành lập của Sư đoàn 5 luôn gắn liền lịch sử và chiến công của lực lượng vũ trang và Nhân dân Bà Rịa - Long Khánh, trực tiếp là Tiểu đoàn 445, nhất là các trận chiến đấu, đánh địch trên địa bàn huyện Đất Đỏ và huyện Châu Đức.
Hàng năm, mỗi dịp mùa thu về, hân hoan cùng cả nước chào mừng kỷ niệm Cách mạng tháng Tám và Quốc khánh nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam, cán bộ, chiến sĩ Sư đoàn 5 tự hào ôn lại truyền thống của sư đoàn những năm đầu thành lập trên quê hương nữ Anh hùng Võ Thị Sáu. Đó chính là những trang sử đầu tiên đầy vinh quang, hào hùng của sư đoàn do thế hệ cán bộ, chiến sĩ đầu tiên viết lên. Mỗi trang sử tràn đầy tinh thần yêu nước, lòng kiên trung với Đảng, ý chí, khát khao độc lập, thống nhất Tổ quốc, tình đoàn kết quân dân; thấm đẫm bao công sức, trí tuệ của cán bộ, chiến sĩ và máu của hàng ngàn thương binh, gần 3.300 liệt sỹ của sư đoàn cùng biết bao đồng bào đã anh dũng hy sinh tại Bà Rịa-Long Khánh.
Cũng chính lớp thế hệ cán bộ, chiến sĩ đầu tiên của sư đoàn chiến đấu trên quê hương Võ Thị Sáu năm xưa là những người đặt nền móng vững chắc để xây nên truyền thống “Đoàn kết, trung dũng, cơ động linh hoạt, tự lực, tự cường, đánh thắng mọi kẻ thù” của Sư đoàn 5.