Real gjorde tre mål i de första 16 minuterna, med Karim Benzema på väg den första från en James Rodriguez kors.
Ronaldo lade sedan till ett straff innan Rodriguez gjorde med en avböjd skott.
Ronaldo gjorde det 4-0 av halvtid med en fizzing ansträngning innan han avslutade sin hatt-trick med en rubrik, som följdes av en Oscar Duarte eget mål.
När Rodriguez fyllde på för den skadade Gareth Bale i Reals främre tre, slets Espanyol isär.
Ronaldo var stjärnan när han flyttade nivå med Barcelonas Luis Suarez - på 19 mål - i loppet att vara La Liga ledande målskytt.
Det var en testdebut för Espanyols nya målvakt Giedrius Arlauskis, signerad på lån från Watford under veckan.
Litauens internationella inför England i en Euro 2016 kval i oktober, men hans enda tidigare start på klubbnivå denna säsong var för Hornets i en Capital One Cup nederlag vid Preston i augusti.
Arlauskis räddade väl från Ronaldos tidiga frikick och kunde inte klandras för Reals tre snabba mål.
Han fick också en hand till Ronaldos skott för sitt andra mål, men Portugal internationalens bländande fotarbete förtjänade belöning när han fumlade det besökande försvaret för att skapa utrymme att göra mål.
Målet rout slutade när Costa Rica internationella Duarte gjorde Jeses låga kors till sitt eget nät.
Båda lagen är i La Liga action nästa söndag, med Real Madrid besöker delegation-hotade Granada, medan Espanyol värd Real Sociedad.
Cristiano Ronaldo gjorde en hatt-trick som Real Madrid thrash Espanyol att minska klyftan mellan sig och La Liga ledare Barcelona till fyra poäng.