直列5気筒(ちょくれつごきとう)とは、レシプロエンジンなどのシリンダー(気筒)配列形式のひとつ。シリンダーが5つ直列に並んでいる。略して「直5」とも記載することもある。この形式は直列4気筒と直列6気筒エンジンの折衷案的なものである。
直列5気筒はキャブレターの時代には技術的に難しく、燃料噴射装置誕生後の1976年のアウディ・100が最初となった。
以来民生デイゼル、メルセデス・ベンツ、アウディ/フォルクスワーゲン、フォード、GMC(ハマー)、ホンダ、トヨタなど多数のメーカーで使われた。トラック・バス用エンジンにも直列6気筒の派生で用いられた。またフォルクスワーゲンのようにV10エンジンへ派生させたケースもある。
その長さ故に多くは縦置きであったが、ボルボ・カーズは横置きを多用した。アウディも2012年発売の前輪駆動クーペのアウディ・TTで横置き直列5気筒ターボを新開発している。
しかし時代が進むにつれて4気筒か6気筒のどちらかに吸収され、2010年前後までには多くのメーカーが放棄。現在市販乗用車でラインナップしているのはアウディ程度である。
直列5気筒エンジンを搭載する車種は以下の通りである。
1960年代にはホンダが2輪のRC148/RC149で5気筒エンジンを使用した。このエンジンのクランクシャフトは今日の直列5気筒エンジンとは異なり6気筒エンジンから1気筒分抜いたもので燃焼間隔も不等であった。(ホンダは後にRC211VでV型5気筒という変則的なレイアウトも成功させている)
ダカール・ラリーを3連覇したフォルクスワーゲン・レーストゥアレグは直列5気筒のディーゼルターボエンジンを搭載していた。