การก่อสร้าง เฟสสองของสาย ซึ่งจะขยายสายไปทางใต้สู่เขตเฟิงเซียนเริ่มดำเนินการเมื่อวันที่ 30 กรกฎาคม 2557 เมื่อวันที่ 1 เมษายน 2558 ได้มีการอนุมัติการศึกษาความเป็นไปได้สำหรับการขยายชานชาลาสาย 5 การปรับปรุงสัญญาณเพื่อรองรับการใช้รถไฟ 6 โบกี้ที่มีความจุสูงขึ้น และการปรับปรุงรางท้ายที่ซินจวง^{[ 7 ]}เนื่องจากการปรับปรุงระบบเหล่านี้ บริการบนสายที่มีอยู่จึงถูกลดลงจากสถานีเขตพัฒนาหมินหาง ไปยัง ถนนจินผิงเมื่อวันที่ 20 สิงหาคม 2561 บริการเต็มรูปแบบกลับมาให้บริการอีกครั้งเมื่อวันที่ 20 ตุลาคม 2561 ในขณะเดียวกัน สายดังกล่าวเริ่มให้บริการแยกกัน 2 เส้นทาง โดยแยกที่ สถานี ถนนตงฉวนเนื่องจากคาดว่าจะมีการเปิดส่วนขยายเฟสสองของสาย 5 ซึ่งจะสร้างสายแยกออกเป็น 2 เส้นทาง รถไฟ 6 โบกี้เริ่มวิ่งให้บริการระหว่างซินจวงและสถานีถนนตงฉวน ผู้โดยสารที่ต้องการเดินทางตลอดสายต้องเปลี่ยนรถที่สถานีถนนตงฉวน^{[ 8 ] [ 9 ]}

เมื่อวันที่ 30 ธันวาคม 2018 ส่วนต่อขยายจากสถานี Dongchuan Road ไปยัง สถานี Fengxian Xinchengได้เปิดให้บริการ ทำให้เป็นรถไฟฟ้าใต้ดินสายแรกของเซี่ยงไฮ้ที่เข้าถึงเขต Fengxian ส่วนต่อขยายนี้ข้ามแม่น้ำ Huangpuโดยใช้สะพาน Minpu แห่งที่สอง ซึ่งเป็นรถไฟฟ้าใต้ดินสายแรกของเซี่ยงไฮ้ที่ข้ามแม่น้ำด้วยสะพาน ความยาวรวมของส่วนต่อขยายคือ19.505 กิโลเมตร (12.120 ไมล์)โดยเป็นส่วน ใต้ดิน 7.74 กิโลเมตร (4.81 ไมล์)และส่วนที่เหลือเป็นส่วนยกระดับ^{[ 10 ]}จากผลของการขยายเส้นทางนี้ ส่วนของสาย 5 ระหว่างสถานี Dongchuan Road และสถานี Minhang Development Zone ถูกกำหนดให้เป็นสายย่อย ในขณะที่สายหลักวิ่งจากสถานี Xinzhuang ไปยังสถานี Fengxian Xincheng สายย่อยนี้ดำเนินการเป็นบริการแยกต่างหากจากสายหลัก ดังนั้นจึงยังคงต้องมีการเปลี่ยนรถที่สถานี Dongchuan Road เนื่องจากรถไฟสี่ตู้ให้บริการในสายย่อย ในขณะที่รถไฟหกตู้ให้บริการในสายหลัก ข้อตกลงนี้สิ้นสุดลงเมื่อวันที่ 26 ธันวาคม 2020 ปัจจุบันการให้บริการบนสายย่อยยังคงดำเนินต่อไปตรงไปยังซินจวง โดยมีรถไฟสี่ตู้จากสายย่อยและรถไฟหกตู้จากสายหลักวิ่งให้บริการแบบผสมผสานในส่วนเชื่อมต่อระหว่างสถานีซินจวงและสถานีถนนตงฉวน นอกจากนี้ ระบบค่าโดยสารของสายนี้ยังกลับไปใช้ระบบราคาที่คล้ายกับสายรถไฟฟ้าใต้ดินเซี่ยงไฮ้สายอื่นๆ^{[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]}  

ระหว่างการทดลองเดินรถส่วนต่อขยายทางใต้ รถไฟฟ้าใต้ดินเซี่ยงไฮ้ได้รับคำร้องเรียนเรื่องเสียงดังจากผู้อยู่อาศัยในอาคารผู่เจียง^{[ 14 ]}เพื่อควบคุมผลกระทบของเสียงที่เกิดจากการเดินรถไฟอย่างมีประสิทธิภาพ โดยไม่กระทบต่อความจุโดยรวมของสาย 5 จึงได้กำหนดความเร็วสูงสุดไว้ที่20 กม./ชม. (12 ไมล์/ชม.)ระหว่าง สถานี ถนนตงฉวนและสถานีซีตู^{[ 15 ]}  

ปัจจุบันมีสถานีที่สงวนไว้และยังไม่เปิดให้บริการในส่วนขยายระยะที่สองของเส้นทาง ซึ่งจะตั้งชื่อว่า สถานี ทางหลวงผิงจวงตั้งอยู่ทางใต้ของสถานีปลายทางปัจจุบันที่สถานีเฟิงเซียนซินเฉิง การขยายระยะที่สองเพิ่มเติมอาจทำให้เส้นทางขยายไปทางใต้มากขึ้นผ่านเมืองหนานเฉียวเมืองเจ๋อหลินไปจนถึงเมืองไห่หวาน^{[ 19 ]}

คาดว่า เส้นทางสายย่อยระหว่าง สถานี Dongchuan RoadและMinhang Development Zoneจะถูกแทนที่ด้วยสาย 23ซึ่งเป็นเส้นทางใต้ดินทั้งหมด และวิ่งไปยังสถานีShanghai Indoor Stadium ^{[ 20 ] [ 21 ]} คาดว่าสาย 23 จะขยายไปทางทิศตะวันตกจาก Minhang Development ZoneไปยังChedunบนสายJinshan

เดิมทีมีแผนจะต่อขยาย สถานีรถไฟหงเฉียวไปทางทิศเหนือ แต่แผนดังกล่าวถูกยกเลิกไปแล้ว เนื่องจากส่วนต่อขยายนี้เป็นส่วนหนึ่งของโครงการก่อสร้างเส้นทางรถไฟเจียหมิน ที่กำลังดำเนินการอยู่

ระหว่างปี 2014 ถึง 2018 ระบบสัญญาณของสาย 5 ได้รับการปรับปรุงจาก Siemens ZUB 200 เป็น Thales SEC Transport TSTCBTC®2.0 (ซึ่งใช้งานในสาย 14 ด้วย ) เป็นระบบ CBTC คู่ที่ไม่เหมือนใคร ซึ่งมีระบบสำรองเต็มรูปแบบและช่วยให้มีความพร้อมใช้งานในระดับที่สูงขึ้น นี่เป็นสายรถไฟฟ้าใต้ดินสายแรกของจีนที่ใช้ระบบ CBTC คู่^{[ 24 ]}

สาย 5 เป็นสายรถไฟฟ้าใต้ดินสายแรกของจีนที่ดำเนินการ ปรับปรุง และก่อสร้างไปพร้อมกัน โครงการนี้ประกอบด้วยการปรับปรุงระบบสัญญาณและขยายชานชาลาของส่วนที่มีอยู่เดิม และเพิ่มส่วนต่อขยายใหม่ทางทิศใต้ เพื่อให้แน่ใจว่าจะไม่มีการหยุดชะงักของการให้บริการตามปกติ การปรับปรุงระบบสัญญาณและการทดสอบระบบทั้งหมดจึงดำเนินการภายในเวลาเพียงไม่กี่ชั่วโมงในช่วงกลางคืน ทั้งก่อนและหลังการทดสอบระบบ จะมีการสลับระบบสัญญาณระหว่างระบบเก่าและระบบใหม่เพื่อให้แน่ใจว่าการดำเนินงานเป็นปกติในวันถัดไป หลังจากผ่านไปกว่า 500 วัน และมีการสลับระบบมากกว่า 1,000 ครั้ง สาย 5 ก็ได้เปลี่ยนไปใช้ระบบสัญญาณใหม่ได้อย่างราบรื่นโดยไม่มีการหยุดชะงักของการให้บริการตามปกติเมื่อสิ้นปี 2018 ^{[ 25 ]}

ในปี 2017 Alstom ได้ปรับปรุงรถไฟฟ้าใต้ดิน 68 คัน (05C01) ที่ให้บริการในสายรถไฟฟ้าใต้ดินเซี่ยงไฮ้สาย 5 และจัดหาระบบขับเคลื่อนและระบบควบคุมการเดินรถสำหรับรถไฟฟ้าใต้ดินใหม่ 198 คันที่จะให้บริการในสายที่มีอยู่และส่วนต่อขยายด้วยงบประมาณ 46 ล้านยูโร Alstom ได้ปรับปรุงรถไฟฟ้าใต้ดิน 68 คันที่จัดหาในปี 2003 ร่วมกับบริษัทร่วมทุนในประเทศจีน SATCO (Shanghai Alstom Transport Co. Ltd.) การปรับปรุงครั้งนี้จะเพิ่มความน่าเชื่อถือของรถไฟและปรับให้เข้ากับระบบสัญญาณใหม่ที่จะนำมาใช้ในสายนี้ Alstom ได้จัดหาระบบขับเคลื่อนสำหรับรถไฟใหม่ 198 คันที่สั่งซื้อสำหรับสายนี้และส่วนต่อขยาย ระบบขับเคลื่อนทั้งหมดผลิตโดยบริษัทร่วมทุนของ Alstom คือ SATEE (Shanghai Alstom Transport Electrical Equipment Co. Ltd.) ^{[ 26 ]}

รถไฟขบวนนี้ออกแบบให้วิ่งด้วยความเร็ว 80  กม./ชม. ความยาว (ตู้โดยสารชั้น A ยาวกว่าที่ 23 เมตร) คือ 19.49 เมตร (Tc)/19.44 เมตร (Mp, M) และความกว้าง (ตู้โดยสารชั้น A กว้างกว่าที่ 3.0 เมตร) คือ 2.6 เมตร ใช้ระบบขับเคลื่อน VVVF AC และมีอายุการใช้งานตามการออกแบบ 30 ปี รถไฟรุ่น 05C01 มี 4 ตู้โดยสาร รวม 172 ที่นั่ง สามารถรองรับผู้โดยสารได้ 1170 คน (เมื่อเทียบกับรถไฟชั้น A 6 ตู้โดยสารที่สามารถรองรับผู้โดยสารได้ 1860 คน ซึ่งมากกว่ารถไฟชั้น C 4 ตู้โดยสารถึง 60%) ถึงแม้จะใช้รถไฟชั้น C แต่ก็ไม่มีรายงานผู้โดยสารแออัดบนสาย 5 เนื่องจากจำนวนผู้โดยสารน้อย

• 
  รถไฟขบวน 05C01
• 
  รถไฟขบวน 05C02