5-я гвардейская армия была сформирована 5 мая 1943 года на основании директивы Ставки ВГК от 16 апреля 1943 года путём преобразования 66-й армии в составе Степного военного округа. В состав армии вошли 32-й и 33-й гвардейские стрелковые корпуса.
10 июля 5-я гвардейская армия была переподчинена Воронежскому фронту и в ночь на 11 июля в ходе оборонительного сражения под Курском заняла оборону по реке Псёл на рубеже Обоянь — Ольховатка — Семёновка — Весёлый. Утром 11 июля 1-я танковая дивизия СС «Лейбштандарт СС Адольф Гитлер» начала наступление на стыке 95-й гвардейской стрелковой и 9-й гвардейской воздушно-десантной дивизий (33-й гвардейский стрелковый корпус). В ходе оборонительных сражений армия нанесла противнику тяжёлый урон. 12 июля армия наряду с 5-й гвардейской танковой армии приняла участие в контрударе Воронежского фронта и в сражении под Прохоровкой.
7 сентября армия была передана в состав Степного фронта, 20 октября преобразованного во 2-й Украинский. В ходе боёв за Левобережную Украину армия наряду с другими армиями 23 сентября овладела Полтавой, 29 сентября — Кременчугом, а затем, форсировав Днепр, захватила плацдарм на правом берегу.
В январе армия приняла участие в Кировоградской, а в марте—апреле — в Уманско-Ботошанской операциях.
26 июня армия была выведена в резерв Ставки ВГК, а 13 июля была включена в состав 1-го Украинского фронта.
К середине июля армия была сосредоточена юго-восточнее Тернополя, а с июля по август принимала участие в Львовско-Сандомирской наступательной операции и с августа вела тяжёлые оборонительные бои за сандомирский плацдарм.