实施第三次大提速，广九准高速列车的车次全部规范为T字头，Z字头因此留空。2004年4月18日，全国铁路在第五次大提速中增开多对直达特快列车，其中包括北京至上海的5对，Z5/6这对车次由此再次启用，该列车与Z7/8、Z13/14次均由上海铁路局担当，Z1/2、Z21/22次则由北京铁路局担当，五班京沪直特均使用青岛四方-庞巴迪-鲍尔铁路运输设备有限公司制造的25T型车底。京沪Z5/6次采用全软卧编组，最初中途不停站，2007年增加停站，2008年加挂软座车厢。2008年12月21日，Z5/6次京沪直特