Сын императора Андроника III Палеолога и Анны Савойской. В юности правил под опекой вдовствующей императрицы Анны, патриарха Иоанна XIV Калеки и мегадуки Алексея Апокавка. В результате победы в гражданской войне (1341—1347) императором-соправителем был признан Иоанн VI Кантакузин, который стал родственником Иоанна V, выдав за него свою дочь Елену. C 1347 по 1354 год правил совместно с Иоанном VI.