עם ירידת הגדוד השני לנגב הוחלט להקים במתקניו שהתפנו גדוד פלמ"ח נוסף. במהלך דצמבר 1947 - ינואר 1948 הוקם הגדוד החמישי על בסיס הרזרבה התל אביבית של הפלמ"ח, אנשי חי"ש, מגויסים חדשים וכן מספר קטן של חברי הכשרות מגויסות.
הפלוגה הראשונה, בפיקודו של נחום אריאלי, פעלה בליווי השיירות מתל אביב לירושלים עוד קודם להקמת הגדוד. הגדוד פעל עד אפריל 1948 במרחבי גבעתי ואלכסנדרוני, בעיקר בליווי שיירות ופעולות גמול. פלוגה אחת חנתה בגבעת ברנר, פלוגה שנייה בגבעת השלושה ופלוגה שלישית ("זהבי") בתחנה המרכזית בתל אביב ועסקה בליווי שיירות. פלוגה רביעית ישבה בתחילה בחולון ותפסה מאחזים לאורך הכביש לירושלים (בית הקרן הקיימת, ביניהם). בסוף פברואר 1948 עברה הפלוגה לחולדה ובמסגרת ההכנות לקראת מבצע נחשון הועלתה לקריית ענבים וצורפה לגדוד הרביעי במסגרת גדוד נחשון (הגדוד השני).
תפקידו המרכזי של הגדוד היה אבטחת הדרך לירושלים - בייחוד בקטע חולדה-לטרון- כדי שתוזרם בה אספקה לעיר.
פעולות מרכזיות של הגדוד:
ב- 22.01.48 הותקפה מהקסטל שיירה שיצאה מירושלים, אותה ליווה כוח של 35 לוחמים מהגדוד, הכוח תפס עמדות והשיב אש. שני משוריינים בריטיים, שהוזעקו למקום חילצו את השיירה, שהמשיכה בדרכה לת"א. התקפות נוספות היו ב- 26.01.48 וב- 28.01.48 - 29.01.48.
ב- 18.1.48 בוצעה בכפר בית-דג'ן פעולת גמול, שבמהלכה פוצצו שלושה בתים וכן מבנה עם באר בפרדס.
הכוח שישב בבניין השתייך למחלקה מתוך הגדוד החמישי, שישבה בבית-הספר החקלאי מקווה-ישראל, ובכל פעם יצא מתוכה כוח בן 10 אנשים, במשמרות מתחלפות, להגן על בית הקק"ל.
מחלקה זו ביצעה מספר פעולות. הגדוד תקף מספר פעמים בבית ד'גן ובית הקק"ל (22.01.48, 03.02.48, 20.02.48 ).
ב- 01.03.48 יצא כוח מנווה אילן להרוס מחסומים ועמדות שניבנו ליד הכביש בסאריס. בקרב שהתפתח ונמשך 8 שעות נהרגו שלושה לוחמים וחמישה נפצעו.
בסוף מארס 1948 עלתה פלוגה ד' לקריית ענבים, לעזרת הגדוד ה-6 והשתתפה בקרב שיירת נבי דניאל (27.03.48).
ב- 30.03.48 - 31.03.48 השתתפו יחידות מהגדוד בשיירת חולדה, כאשר 200 לוחמים יצאו לתפוס משלטים ועמדות בצד הדרך, כדי לאבטח את מעבר השיירה. הגדוד עצמו נפגע קשות בקרב שיירת חולדה בדרכו לכוחות מבצע נחשון. בקרב השיירה נפצע גם המג"ד שאול יפה. הגדוד הוחזר למחנה ביל"ו להתארגנות. שתי פלוגות נשארו עם חטיבת נחשון והשתתפו במבצע.
במסגרת מבצע "נחשון" כגדוד נחשון השני (03.04.48 - 15.04.48) השתתפו יחידות מהגדוד בכיבוש חולדה הערבית (05.04.48 - 06.04.48) ובקרב הקסטל (08.04.48).
הגדוד השתלט על משלטי שער הגיא (31.03.48, 07.05.48, 10.05.48 - 11.05.48).
עם הקמתה של חטיבת הראל שובץ הגדוד במסגרתה.
במסגרת מבצע "הראל" השתלט הגדוד על משלטי מרחב חולדה (16.04.48 - 29.04.48).
ערב מבצע "יבוסי" , עלה הגדוד על שלוש פלוגותיו ופלוגה נוספת מן הגדוד הרביעי אל ירושלים. הגדוד הגיע עם שיירת הראל השנייה ב- 20 באפריל, פרץ את דרכו בשורת קרבות כבדים וספג נפגעים רבים.
במסגרת מבצע "יבוסי" כבש הגדוד את שועפאט (23.04.48) שיח'-ג'ראח (25.04.48), אך פונה משם על ידי הבריטים.
ועוד במבצע "יבוסי" ב- 02.05.48 השתתפו פלוגות מהגדוד בפעולה לכיבוש ביה"ח "אוגוסטה ויקטוריה" שליד הר הצופים ושכונת א-טור (02.05.48).
כן סייע לגדוד הרביעי בקרבות בנבי סמואל (25.04.48) ובכיבוש שכונת קטמון ( 30.04.48).
בליל 30.4.48 ביצעה פלוגה מהגדוד החמישי, בפיקודו של אהרן שמי ('ג'ימי'), פעולת חבלה בכביש ירושלים-יריחו, וזאת על רקע ידיעות מודיעין, שבישרו על הכנות מצד צבאות ירדן ועיראק לפלוש לארץ-ישראל, עוד לפני הפינוי הבריטי.
בליל 3.5.48 בוצעה פעולה דומה במעביר-מים סמוך. 'שעת הש' הוקדמה, כדי לאפשר נסיגה בטוחה. הנזק בפעם הזאת היה אמנם גדול יותר, אך גם הוא תוקן תוך יומיים.
במבצע "מכבי" (15.05.48 - 07.05.48) כבש את המשלטים מצפון לשער הגיא (07.05.48 - 14.05.48). הגדוד השתתף בקרבות רמת רחל (25.05.48 - 26.05.48) ומר אליאס (26.05.48).
במבצע "יורם" כבש הגדוד את משלט י"ד - גבעה 315 (26.05.48).
בהפוגה הראשונה ירד הגדוד להתארגנות בשפלה.
במבצע "דני" השתתף הגדוד בניסיונות לכיבוש לטרון ובהרחבת הפרוזדור לירושלים. כיבוש משלטי בית נובא ובית נטף (18.07.48). מאוחר יותר השתתף במבצע "ההר" ובמסגרתו ב- 19.10.48 נערך קרב ב"משלט המשותף", ממערב לכפר הערבי דיר אבאן, והמשלט נכבש. בליל 20.10.48 - 21.10.48 כבש בין ביתר את הכפרים זכרייה ,בית נטיף (21.10.48), וג'בעה (23.10.48).
במהלך מבצע "חורב" (26.12.48) בנגב, שימש ככוח עתודה מסופח לחטיבה 8 ופעל כחי"ר בסיוע לכיבוש עוג'ה. השתתף בכיבוש רוחייבה (24.12.48) וביר מלאגה (26.05.48 - 27.05.48).
בהמשך פעל במסגרת חטיבת "הראל" בכיבוש משלטי רפיח (06.01.49)
מפקדי הגדוד: שאול יפה, מנחם רוסק, יששכר (ישכה) שדמי, משה (מוריס) בן דוד.