A vasútvonal kiépítése az 1848/49-es szabadságharc leverése utáni időszakra esett. Az ausztriai kormányzat az államvasúti rendszert részesítette előnyben, mivel csak így látta biztosítva a birodalmi érdekeknek megfelelő vasútépítéseket.
1851-től pénzügyi nehézségek miatt változtatott az addigi gazdaságpolitikáján, és több vasútvonal építésének jogát eladta magánvasúti társaságoknak. Így kerül a Császári Királyi Szabadalmazott Déli Vaspályatársasághoz az 1856. október 8–án kiadott engedélyokmányban szereplő több egyéb vonal mellett az Újszőny-Székesfehérvár szakasz tervezési és kivitelezési munkáinak elvégzése is.
A vonal építési munkáit az Újszőny-Mór szakaszon a VII. osztálymérnökség végezte Aime Saugy irányításával, a Mór-Székesfehérvár szakaszon pedig a VIII. osztálymérnökség Oscar v. Wobeser osztálymérnökkel. Az engedélyokiratban megszabták, hogy „az alépítmény földmunkái és műtárgyai két vágánynak megfelelően készüljenek, de csak akkor kell lefektetni a második vágányt, ha az évi jövedelem eléri a mérföldenkénti 150 ezer koronát”.
Vasutasok Bodajk állomáson (1930 körül; fotó: Kondor Norbert)
A vonalat 1860. június 1-jén nyitották meg. Az első állomások Moha, Bodajk (Bodaik), Mór (Moór), Kisbér (Kis-Bér), és Nagyigmánd (Nagy-Igmánd) volt. A vonalat a már említett vasúttársaság üzemeltette egészen az I. világháború végéig. A háborút lezáró békeszerződések által megvont új határok a Déli Vasút hálózatát több országra osztották szét, jutott belőle a mai Ausztriába, Olaszországba, Magyarországra, Horvátországba és Szlovéniába is.
Az 1923. március 29-én Rómában Magyarország, Ausztria, Olaszország és a Szerb-Horvát-Szlovén Királyság (a későbbi Jugoszlávia elődje) részvételével létrejött szerződés értelmében a Magyarországon maradt vonalak Duna-Száva-Adria Vasúttársaság néven magánvasútként működött tovább, egészen 1932. július 1-ig. Ekkor az üzemeltetést a MÁV vette át, de ez nem jelent államosítást, ugyanis a vasúttársaság megváltásával járó költségeket a magyar állam nem tudta vállalni. A már csak formálisan létező DSzA helyzete több mint két évtizedig függőben marad. Ez csak 1955 után, a meginduló osztrák-magyar vagyonjogi tárgyalások következtében rendeződött, amikor is az érintett államok által Rómában meghozott megállapodás mondta ki a végleges MÁV államosítást (1962. december 8.), ami Magyarországon 1964-ben lépett életbe.
Korabeli fotó Bodajk állomásról (1930 körül; fotó: Kondor Norbert)
A vasútvonal felépítménye az üzembe helyezéskor a következő elemekből állt:
• Liverpoolból beszerzett vassínek, amelyek az ötvözőanyagok hiánya miatt néhány év múlva töredezni kezdtek. Ezek helyett a grazi acélműben gyártott DV VII jelű acélsínekkel (hossz: 6,64 m, súly 36,4 kg/m) cserélték le a vágányokat.
• Az aljak telítetlen tölgyből készültek, a leerősítésnél sínszeget alkalmaztak. Alátétlemezt csak az illesztési aljon használtak.
• Az ágyazat bánya- vagy folyami kavics volt.
Vasutasok Bodajk állomáson (1930 körül; fotó: Kondor Norbert)
Az első átépítés az 1910-1912 közötti időszakban történt, ekkor DV X jelű (hossz: 12 m, súly 30,0 kg/m) síneket alkalmaztak, melyeket az ózdi hengerműből szerzetek be. Az aljakat cink kloriddal és kőszénkátránnyal átitatott tölgy vagy vörösfenyő talpfákkal cserélték. A leerősítésnél fele-fele arányban sínszeget és síncsavart használtak. Az ágyazat esetében egyenes szakaszokon maradt a kavics, ívekben váltóknál pedig a bazalt vagy andezit ágyazat.
A következő felújítást két részben végezték el. 1944-ben Moha-Nagyigmánd, 1946-tól 1947-ig pedig Moha-Székesfehérvár, illetve Nagyigmánd-Komárom között újították fel a pályát. Ehhez alapvetően a Budapest-Győr vasútvonal felújításából kikerülő síneket használták. (hossz: 33 m, súly 42,8 kg/m). Az aljakat kőszénkátránnyal telített pántolt tölgy vagy bükk talpfákkal cserélték, leerősítésnél már kizárólag síncsavart alkalmaztak. Az ágyazat 40 cm zúzottkőből állt. Az utolsó, egyben a jelenlegi pályaállapotokat meghatározó átépítés 1964 és 1972 között, lassan zajlott, elsősorban a MÁV nehéz anyagi helyzete miatt. A sínek 48,5 kg/m súlyú, hézag nélküli kivitelben, úgynevezett GEO-s osztott leerősítéssel vannak rögzítve LX jelű feszített betonaljakhoz, amelyek egymás közötti távolsága 60 cm. Az aljak 50 cm-es zúzottkő ágyazatban fekszenek.
"B" jelű alak bejárati főjelző Mór állomáson (kezdőponti oldal)
A pálya kiépítési sebessége és a jelenlegi engedélyezett maximális sebesség 100 km/h. A vonalon minden állomáson SIEMENS-HALSKE rendszerű mechanikus állomási biztosítóberendezés üzemel alakjelzőkkel, amelyet az 1950-es években építettek ki. Ez alól a már évekkel ezelőtt megszüntetett Csémpuszta volt kivétel, amely „nem biztosított” állomásként üzemelt, jelenleg úgynevezett megálló-rakodóhely. Moha és Székesfehérvár, valamint Nagyigmánd-Bábolna és Komárom között az ellenmenet- és vonatutolérés-kizárás is megvalósul a biztosítóberendezés útján. A vonal jelenlegi státusza a 2005. évi CLXXXIII. vasúti törvény rendelkezései szerint „egyéb országos törzshálózati vasúti pálya” kategória.
A személyforgalom lebonyolítása forda szerint Bzmot motorvonattal történik. Az utóbbi időben szerencsére szinte kivétel nélkül mellékkocsi is a szerelvények része.
2009. december 12-én elment az utolsó személyszállító vonat Székesfehérvárról Komáromba, így a közforgalmú személyszállítás megszűnt az 5-ös vasútvonalon. Azonban a politikai változásoknak köszönhetően a vasútvonal sorsa is jobbra fordult:
• 2010. július 4-től a személyszállítás napi két vonatpárral újraindult Székesfehérvár–Komárom, illetve Székesfehérvár–Esztergom viszonylaton.
• A koronavírus-világjárvány okán 2020. június 6-ától "járványügyi" menetrendet vezettek be, amely a napi kínálatot két vonatpárról egy vonatpárra csökkentette. Ez a járat Székesfehérvár–Komárom viszonylat helyett Esztergom–Székesfehérvár (délelőtt) és Székesfehérvár–Esztergom (kora délután) viszonylaton közlekedett. A 2021/22-es menetrendi évben megszűnt a járványügyi menetrend, így újra 2 járatpár állt az utasok rendelkezésére.
• Sok évnyi sikertelen próbálkozás és levelezés után 2022 augusztusában személyforgalmi bővítés történt, szeptember 3-tól az új menetrendi struktúrának köszönhetően kétóránként közlekednek a vonatok, összesen 14 darab.
• 2022 decemberétől pedig kiegészítették a kínálatot további egy pár vonattal (20:05-ös illetve 20:26-os indulással), amely összesen 16 járatot jelent naponta.
A személyszállító vonatokon kívül a napi igényekhez igazodó tolató, illetve esetenként a vállalkozó vasúttársaságok megrendelései alapján egyéb vonatok is közlekednek.
AI Website Builder