这批高速列车随后正式定型为CRH5A，是目前CRH5系列中的唯一车型。动车组采用动力分布式，每列8节编组，共5节动车和3节拖车（5M3T），设计营运速度为250km/h。列车可透过两组联挂方式增至16节。列车设有一等座车（ZY）、二等座车（ZE）和带酒吧的二等座车/餐车（ZEC）。其中一等座采用2+2方式布置，二等座为2+3布置。有38列CRH5A（编号为CRH5-013A—CRH5-042A、CRH5-054A—CRH5—060A）的一等、二等座椅均可以回转。
首组CRH5A（CRH5—001A）列车于2006年12月11日从意大利Savigliano登船运往中国，至2007年1月28日抵达大连港口。第一组由中国生产的CRH5A（CRH5—010A）已于2007年4月出厂。随着中国铁路第六次大提速的实施，CRH5A动车组于2007年4月18日起，正式运行于京哈线上。由于CRH5型动车组下线时间较晚（2007年3月），整体试运行时间不足，导致一些潜在问题没有能够在试验中解决，而且CRH5是CRH动车组系列中唯一一款对原型车的进行了大幅度的改动，调试的难度较高，所以CRH5A型动车组在2007年4月起正式运营初期的故障率相对比CRH1及CRH2较高，例如制动系统、空调系统以及列车自动门的故障。而在耐寒性方面，CRH5则比CRH1及CRH2优胜，其承受温度范围可达±40℃，因此大多数被安排于中国东北地区运用。
2007年4月2日，中国铁道科学研究院与长春轨道客车签订了以CRH5型为基础的高速综合检测列车研制合同，开始高速综合检测列车的研制生产。2008年6月6日，第一列基于CRH5型的检测车出厂，名为“0号高速综合检测列车”，编号CIT001，车身为黄色，与新干线使用的“DoctorYellow”类似，造价为3亿元人民币。同年7月1日开始在京津城际铁路试运行。“0号高速综合检测列车”的检测范围包括了轨道、轮轨力、接触网、通信和信号系统等。
2009年7月，长春轨道客车再获得铁道部30列8辆编组的CRH5A型动车组新订单（CRH5-061A～CRH5-090A）。2010年10月13日，长春轨道客车股份有限公司与北京铁路局签订价值27亿元、共20列的CRH5型动车组销售合同（CRH5-091A～CRH5-110A）。
2011年4月，长春轨道客车再获得北京铁路局的CRH5A型动车组新订单（CRH5-111A～CRH5-130A），总值38.7亿元人民币，另外武汉铁路局又订购了10列CRH5A型动车组（CRH5-131A～CRH5-140A，意味着中国北车集团生产的CRH5A型动车组准备打入中国南部地区的市场，据说是因为CRH1及CRH2动车组的生产商-中国南车集团将集中资源生产CRH380系列动车组而考虑停产200-250km/h级别的准高速动车组，而中国北车CRH5型动车组便成为未来这级别的电动车组的主力车种。
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