Het vijfde seizoen van Cold Case, een Amerikaanse televisieserie, begon op 23 september 2007 met uitzenden op CBS en eindigde op 4 mei 2008. De vaste castleden van seizoen vijf zijn Kathryn Morris, Danny Pino, John Finn, Thom Barry, Jeremy Ratchford en Tracie Thoms. Dit seizoen zou oorspronkelijk 24 afleveringen bevatten, maar vanwege de Writer's Strike werden er slechts 18 afleveringen geproduceerd en uitgezonden. Het seizoen bevat ook de 100e aflevering van de serie, "World's End".
Thrill Kill
Lilly wordt onder vuur genomen en probeert haar baas ervan te overtuigen dat ze weer aan het werk wil. Het team heropent de zaak uit 1994 van drie 10-jarigen die doodgeslagen werden toen Lilly vermoedde dat de tieners die veroordeeld waren voor de moorden, onterecht gevangen zaten.
That Woman
Nadat een kledingstuk van een moordslachtoffer is gevonden, heropent het team de zaak uit 1998 van een middelbare scholiere die bekend stond om haar promiscue gedrag.
Running Around
Wanneer de jongere zus van het slachtoffer haar komt zoeken, heropent het team de zaak uit 2006 van een vermist Amish-meisje dat werd vermoord terwijl ze in Philadelphia was om de Amish-overgangsrite genaamd "rumspringa" te ondergaan.
Devil Music
Het team onderzoekt opnieuw de zaak uit 1953 van een getalenteerde 19-jarige rock-'n-rollzanger wanneer er nieuw bewijsmateriaal opduikt dat suggereert dat hij niet vermoord is op de plek waar zijn lichaam werd gevonden.
Thick as Thieves
Het team heropent de zaak van een onbekende Jane Doe uit 1989, wanneer ze in het ziekenhuis overlijdt, nadat ze in coma lag sinds de dag dat ze 18 jaar geleden werd neergeschoten.
Wunderkind
Het team heropent de zaak uit 2002 van een 14-jarig wiskundewonder wiens halfbroer zijn ongewone talenten exploiteert: kaarten tellen en kluizen kraken.
World's End
Wanneer er menselijke resten worden gevonden op de bodem van een put, opent het team de zaak van een huisvrouw uit 1938 die vermist raakt op de avond van Orson Welles' radio-uitzending van War of the Worlds.
It Takes a Village
Wanneer het lichaam van een onlangs vermiste jongen wordt gevonden in een vrachtcontainer, samen met de overblijfselen van drie andere slachtoffers die verdwenen tussen 1999 en 2003, realiseert het team zich dat ze te maken hebben met een seriemoordenaar.
Boy Crazy
Het team heropent de zaak uit 1963 van een tienermeisje waarvan werd gedacht dat ze zelfmoord had gepleegd. Nu leidt nieuw bewijs hen tot de overtuiging dat het meisje mogelijk is vermoord omdat ze zich gedroeg en kleedde als een jongen.
Justice
Het team heropent de zaak uit 1982 van een geliefde jongeman die werd doodgeschoten nadat hij door meerdere vrouwelijke studenten werd beschuldigd van date-verkrachting.
Family 8108
Het team onderzoekt opnieuw de moord in 1945 op een Japans-Amerikaanse gezinsman die in zijn buurt wordt vervolgd na de aanval op Pearl Harbor. Ondertussen heeft luitenant Stillman besloten om met pensioen te gaan.
Sabotage
Het team heropent de loodbomaanslagen van 1999, 2001 en 2003 waarbij twee doden en één blinde vielen. De seriebommenwerper is nog steeds op vrije voeten en staat klaar om opnieuw toe te slaan als hij zijn laatste doel mist.
Spiders
Het team heropent de zaak uit 1998 van een vermoord 17-jarig meisje wanneer haar vader wordt gearresteerd voor het slaan van een ander kind.
Andy in C Minor
Nadat bloedsporen worden gelinkt aan een vermiste tiener, onderzoekt het team opnieuw de zaak uit 2006 van een jongen die verdween van een middelbare school voor dove kinderen.
The Road
Het team onderzoekt opnieuw de vermoedelijke moord in 2007 op een aanstaande bruid die op de dag van haar verlovingsfeest werd ontvoerd. Lilly en Scotty reizen naar West Virginia om de hoofdverdachte naar Philly te begeleiden en op de terugweg horen ze zijn kant van het verhaal.
Bad Reputation
Wanneer er een afgehakte hand wordt ontdekt op de plaats van een drugsvangst, heropent het team de zaak uit 1997 van een veroordeelde crimineel die al die jaren op de vlucht was voor de overheid.
Slipping
Het team heropent de zaak van een vrouw die naar verluidt zelfmoord pleegde in 1962, wanneer de kleindochter van het slachtoffer naar voren komt met bewijs dat de brief op de plaats van het overlijden - destijds gedacht dat het de zelfmoordbrief was - niet in het handschrift van het slachtoffer was geschreven.
Ghost of My Child
In de seizoensfinale komt een drugsverslaafde moeder naar voren die haar zoon verloor bij een appartementbrand in 2005 en beweert dat ze precies hetzelfde kind in het park heeft gezien.