Ewan hävdade sin första Grand Tour scenen seger genom att slå John Degenkolb och Peter Sagan i en sprint i slutet av 167,3 km Rota-Alcala rutten.
Giant-Alpecin's Dumoulin slutade två sekunder senare i en förpackning för en sekunds fördel framför Esteban Chaves.
Storbritanniens Chris Froome var 12:e och ligger 35 sekunder efter totalt.
Team Sky ryttare syftar till att bli den tredje ryttaren att vinna Tour de France och Vuelta samma år.
Spanjor Alejandro Valverde, som började som en av favoriterna för titeln, föll till femte totalt, 29 sekunders drift av Dumoulin.
Steg fem resultat:
1. Vad är det för fel på dig?  Caleb Ewan (Aus/Orica)- tre timmar, 57 minuter och 28 sekunder
2 ) och 2.........................................................................................................  John Degenkolb (Ger/Giant) Samma tid
3. Vad är det som händer?  Peter Sagan (Svk/Tinkoff - Saxo) Samma tid
Fyra.  Jempy Druecker (Lux/BMC Racing) Samma tid
För att uppnå detta mål har kommissionen beslutat att inleda ett förfarande enligt artikel 108.2 i fördraget om Europeiska unionens funktionssätt (nedan kallat EUF-fördraget).  Jose Joaquin Rojas (Spa/Movistar) +2seks
6. Vad är det som händer?  Kristian Sbaragli (Ita/Team MTN) +2seks
7. Vad är det som händer?  Bomullsfrö (Ita/AG2R) +2seks
8. Vad är det som händer?  Daniel Moreno (Spa/Katusha) +2seks
9. Utövande av delegeringen av befogenhet  Tosh Van der Sande (Bel/Lotto) +2seks
- Tio. - Vad är det för fel på dig? Nikolas Maes (Bel/Etixx - Snabbsteg) +2seks
11. Vad är det som händer? Tom Van Asbroeck (Bel/LottoNL) +2seks
Det finns inga bevis för att det finns en risk för att det finns en risk för att det finns en risk för att det finns en risk för att det uppstår en allvarlig störning. Chris Froome (GB/Team Sky) +2seks
Femton. Tom Dumoulin (ned)/Giant) +2seks
Allmän klassificering efter steg fem:
1. Vad är det för fel på dig?  Tom Dumoulin (ned/Giant) 17 timmar, nio minuter, sex sekunder
2 ) och 2.........................................................................................................  Esteban Chaves (Kol/Orica) +1sek
3. Vad är det som händer?  Nicolas Roche (Ire/Team Sky) +16seks
Fyra.  Daniel Martin (Ire/Cannondale) +25seks
För att uppnå detta mål har kommissionen beslutat att inleda ett förfarande enligt artikel 108.2 i fördraget om Europeiska unionens funktionssätt (nedan kallat EUF-fördraget).  Alejandro Valverde (Spa/Movistar) +29seks
6. Vad är det som händer?  Daniel Moreno (Spa/Katusha) +31seks
7. Vad är det som händer?  Chris Froome (GB/Team Sky) +35 sek
8. Vad är det som händer?  Joaquim Rodriguez (Spa/Katusha) +36seks
9. Utövande av delegeringen av befogenhet  Nairo Quintana (Kol/Movistar) +37seks
- Tio. - Vad är det för fel på dig? Fabio Aru (Ita/Astana) +48seks
Tom Dumoulin av Nederländerna blev den nya Vuelta en Espana ledare efter onsdagens femte etapp, vann av Australian Caleb Ewan.