Tuyến chính của đường sắt đô thị số 5 có điểm đầu tại ngã tư Văn Cao - Hoàng Hoa Thám, qua các phường: Tây Hồ, Ngọc Hà, Giảng Võ, Láng, Yên Hòa, Từ Liêm, Đại Mỗ, Tây Mỗ, Xuân Phương và kết thúc tại ga Thạch Bình (xã Hòa Lạc, Hà Nội).
Tuyến đường sắt đô thị số 5 (Văn Cao - Ngọc Khánh - Láng - Hòa Lạc) được thiết kế theo tiêu chuẩn đường đôi khổ 1.435mm, dài gần 39km, trong đó 6,5km đi ngầm, 2km đi trên cao và gần 30km đi trên mặt đất.