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  5號州際公路最南端位於聖迭戈南部的美墨邊境,這裡是世界上最繁忙的陸路口岸之一。從那裡開始,5號州際公路以“ 約翰·J·蒙哥馬利高速公路(John J. Montgomery Freeway)”的名稱向北延伸,陸續經過丘拉維斯塔、納雄耐爾城,然後到達聖迭戈市區。隨後公路的名稱變為“聖迭戈高速公路(San Diego Freeway)”,繼續沿著太平洋海岸線向北。在經過聖地亞哥加利福尼亞大學之後,5號州際公路與其輔助線805號州際公路匯合。從匯合點開始,到5號州際公路與56號加利福尼亞州州道的交流道之間大約2英里的路段,最寬處南北雙向總共有21條車道,為加州高速公路最寬的路段。之後,5號州際公路開始沿著太平洋海岸向北延伸。在歐申賽德附近,公路還路過了美國海軍陸戰隊主要基地之一的彭德頓營。  在達納角,5號州際公路由沿著太平洋海岸變為向內陸行進,穿過米申維耶霍到達爾灣。405號州際公路從5號州際公路分出,繼續使用“聖迭戈高速公路”的名稱向聖莫尼卡方向延伸,而5號州際公路則改稱“聖安娜高速公路(Santa Ana Freeway)“,繼續向西北穿過橙縣和洛杉磯縣的主要城市群。洛杉磯當地人一般簡稱這條公路為“5號高速(the 5 Freeway)”。  當5號州際公路快要到達洛杉磯市區的時候,它通過東洛杉磯交流道與多條高速公路交匯,並且之後繼續向北的路段改稱“金州高速公路(Golden State Freeway)”。5號州際公路並不穿過洛杉磯市區,不過在東洛杉磯交流道可以通過好萊塢高速公路(101號美國國道)前往市區。5號州際公路向北穿過了聖費爾南多谷、到達聖塔克拉利塔。在這附近高速公路與14號加利福尼亞州州道交匯。在這一地區附近有一段大約的路段較為不尋常,因為地形的原因,線路的設計導致從北往南的車道位於從南往北的車道的東側。與此同時,5號州際公路向北急劇爬升,併到達整個5號州際公路海拔第二高點——蒂洪山口(Tejon Pass,海拔)。隨後公路連續12英里下坡,在貝克斯菲爾德以南大約處開始進入聖華金谷。99號加利福尼亞州州道在這一區域分出,它將大部分以高速公路的形式一直向北,最後在薩克拉門託附近重新匯入5號州際公路。 在特雷西附近,5號州際公路通過580號州際公路和205號州際公路與舊金山灣區最東邊的680號州際公路相連。繼續向北,5號州際公路經過了斯托克頓和薩克拉門託,隨後向西北轉彎與505號州際公路交匯。從北向南的車輛如果需要前往舊金山灣區,通常會取道505號州際公路先前往以舊金山為終點的80號州際公路。這一區域的580號、80號和505號過去曾規劃為“I-5W”(5號州際公路的西側並行線),不過後來的編號系統不再推薦這樣的帶字母后綴的並行線命名方式。  繼續向北,5號州際公路公路沿著的西側到達雷德布拉夫。在穿過雷丁之後,公路開始進入沙斯塔咯斯喀特山區,並跨過,在不久到達沙斯塔山的山麓附近。在經過加州境內最後的兩個城鎮威德和懷裡卡之後,5號州際公路很快到達加州和俄勒岡州的交界處。公路的出口編號將重新從0開始計數。

  大約在加利福尼亞州和俄勒岡州的交界以北處,5號州際公路翻越了海拔的,這也是5號州際公路全程的最高點。隨後,公路下坡穿過俄勒岡州南部的群山以及小城鎮阿什蘭、梅德福、格蘭茨帕斯到達。向北繼續延伸,公路穿過烏姆普誇谷到達羅斯堡。此時,沿線的山勢逐漸平緩。公路沿著前行,不久即達到尤金郊區,並可通過105號州際公路連向尤金市區。若干條城市公路在尤金都會區與5號州際公路交匯。此後,5號州際公路一路直行向北,一路經過奧爾巴尼、科瓦利斯、塞勒姆(俄勒岡州州府所在地)、。曾有規劃修建一條305號州際公路作為前往塞勒姆市區的支線。5號州際公路在俄勒岡州境內全長。在塞勒姆以北不遠處的259英里、260英里里程碑(表示5號州際公路此處到俄勒岡州、加州分界點之間路程)之間有一塊專門的指示牌立在路肩,表示此處穿過的是北緯45度線。  之後公路稍微向西北方向偏斜。在波特蘭南郊,5號州際公路的輔助線205號州際公路向東北方向分出。5號州際公路繼續向北穿過圖拉丁(Tualatin)、蒂格爾德(Tigard),然後達到波特蘭市區。405號州際公路在市區的處分出。另一條曾經計劃的輔助線是505號州際公路,但是從未建設,後來規劃取消。經過馬肯大橋之後,5號州際公路沿著威拉米特河東側前行不久即與84號州際公路的西端通過交流道連線。繼續向北經由跨過哥倫比亞河,5號州際公路即進入華盛頓州境內。

  跨過哥倫比亞河之後,5號州際公路首先到達華盛頓州的溫哥華。繼續向北行進大約,5號州際公路與之前在波特蘭南部分出的輔助線205號州際公路重新匯合。公路向西北方向沿著哥倫比亞河前進,依次經過凱爾索、長景市等地,之後則不再與哥倫比亞河並行。當公路行進至華盛頓州的州府奧林匹亞後,公路轉向東方,經過的北端,然後到達塔科馬。公路在塔科馬向北轉彎,朝著西雅圖方向行進。在穿過西雅圖都會區之後,5號州際公路繼續向北。在布萊恩到達美加邊境後,公路變為加拿大的99號英屬哥倫比亞省省道,繼續前行。5號州際公路在華盛頓州境內全長。

  5號州際公路從加州斯托克頓到俄勒岡州波特蘭之間有超過的路段大致沿著行進。這條路線可以追溯到太平洋西北地區和加州中谷地區之間的早期貿易路線。到了1820年,哈德遜灣公司的獵人才成為第一次使用該路線從華盛頓州到達加州的的非美洲原住民。19世紀下半葉,騾隊、大篷車車隊也採用了這條路線,甚至後來的也沿著該路線修築。20世紀初葉,早期供汽車行駛的公路開始沿著錫斯基尤故跡修建,這條公路稱為“”。完整的太平洋公路從加拿大的不列顛哥倫比亞一直延伸到加州的聖迭戈,是後來的99號美國國道(現已取消編號)的雛形,而99號美國國道的許多路段仍由如今的5號州際公路沿用。  5號州際公路和原來的99號美國國道在加州中谷地區開始分道揚鑣。為了提供更快捷的南北通道,5號州際公路作為一條全新的高速公路,在99號國道西側進行修建,它並不經過更為繁忙的弗雷斯諾、貝克斯菲爾德等城鎮。原有的99號國道在這一區域的路段後來降級為99號加利福尼亞州州道,不過如今99號州道在薩克拉門託以南的路段經過擴建和整修,目前也全段符合高速公路標準。5號州際公路在薩克拉門託以南新修的路段是整個5號州際公路最晚建成的路段。1979年10月12日,5號州際公路在斯托克頓附近的路段開始通車。當時來自加拿大和墨西哥的官員代表也在斯托克頓出席了通車儀式,慶祝這一條縱貫北美洲的公路落成。

  美國西海岸的西雅圖、波特蘭、洛杉磯、聖迭戈都有一條或多條編號是數字“05”結尾的三位數的州際公路,這種編號表示他們都是5號州際公路的輔助線。如果第一位數字為偶數(例如405),則一般表示這條輔助線的兩端都與5號州際公路連線,而如果是奇數,則一般表示只有一端與5號州際公路連線。西雅圖的705號州際公路是5號州際公路最短的輔助線,只有1.5英里。而洛杉磯地區的405號州際公路甚至超過5號州際公路主線本身,是整個美國最繁忙的高速公路。
5號州際公路(英語:Interstate 5, I-5)是美國西岸南北方向最重要的州際公路,全長,依次穿越了加利福尼亞州、俄勒岡州和華盛頓州,連線了西雅圖、波特蘭、薩克拉門託、洛杉磯、聖迭戈等西海岸城市。5號州際公路在南端的美墨邊境與墨西哥下加利福尼亞州的蒂華納相連,向北則在美加邊境和加拿大不列顛哥倫比亞的溫哥華相連,是唯一一條同時連線加拿大和墨西哥的州際公路。5號州際公路也是美國第12長的州際公路、第5長的南北向州際公路。