本格的な研究を始めたのは京都大学の今西錦司と伊谷純一郎らその門下生たちで、戦後間もない頃だった。彼らは当初、都井岬の半野生馬「岬馬」を対象とするため、調査に来ていた。幸島に野生猿が棲息していることを知ると、「馬では複雑な家族関係や社会が成り立っていない」ともの足りなく感じるようになり、 関心は幸島のニホンザルに向けられた。そして、ここでの研究から「人間以外の動物にも文化がある 」という説が初めて出された。1952年に野生ザルの餌付けに成功し、より綿密な観察が可能になった。そのうち、若いサルがもらった芋を海水で汚れを落としてから食べるようになった。この「芋洗い行動」は最初は同年代の仲間に、次には上の年代へと広がりを見せるようになる。さらには、子や孫が受け継いだ。従来「文化は人間固有のものであり、動物にはない」と考えられていた。が、世代をこえ時代をこえても伝わっていることは、「芋洗い行動」を文化であるとする根拠のひとつとなっている。また、多くのサルが芋2つを両手に持って走る様子が撮影され、一時的にではあるがサルが自然に二足歩行することが知られるようになった。サル一匹ずつすべて名前を付ける（個体識別法）、親子・兄弟関係を記録し家系図も作るといった手法もここで始められ、京都・岩田山のニホンザルやアフリカでのチンパンジーなど他所の研究でも広く取り入れられるようになる。幸島で、この手法に貢献したのは三戸サツエである。霊長類研究（サル学）が欧米人ではなく、京都大学を中心とした日本人によってリードされた理由のひとつに、宗教観の違いが挙げられている。キリスト教では人間は動物の頂点に立つ存在で、人間と他の動物の間には厳然とした壁がある。 「動物にも文化がある 」 という考え方は、人間も動物の仲間のひとつと考える仏教の世界観のほうが受け入れやすかったといえよう。現在、幸島のサル及び生息地は「幸島サル生息地」として国の天然記念物に指定されており、文化財保護法によって保護されている。
幸島は古くからサル（ニホンザル）が棲息していたといわれ、大正時代にも旧東北帝国大学などが調査を行っており、90頭の棲息が確認されている。なぜ、人里離れた小島に野生猿が棲息していたかは不明であるが、人為的に持ち込まれたという説が有力視されている。その中で最も有名なのが、平家の落ち武者が小島に隠棲した際に猿を神使として飼い始めたというものであるが、伝承の域を出ない。もっとも、後のサル研究の中では本土との行き来が少数例ながら観察されているので、自然分布の可能性もある。地元では幸島のサルを「和子様（わこさま）」と呼び、神の使いと見做して大切にしてきた。しかし、戦後、米軍の統治下にあった頃、米軍司令官にペットとして献上するために子ザルが狩られてしまい、サルの個体数は激減した。後述する京都大学の研究員らがこの島を訪れたとき、個体数はわずか9頭しか確認できなかった（実際はもっと生存していたとも考えられるが、前述の理由から人間を恐れて山中に逃げ込み、隠れて出てこなかったと推測される）。
沿岸は砂岩による地層（日南層）が取り巻いているため急峻な海崖が発達。海蝕、風蝕が激しいため、至る所に湾入した入り江が見られる。無人島であるが2010年代に入ってから大きな台風の接近が少なくなったことなどから、砂の堆積が進んでおり将来的に陸続きとなるのではないかとの指摘もある。
植生面では黒潮による温暖な気候のために、亜熱帯植物が繁茂する。島内には亜熱帯、その他を含め78科、196種の植物が確認されている。対岸の石波の海岸樹林にも約２５０種の亜熱帯性植物群があり、「海岸および沙地植物群落の代表的なもの」として国の天然記念物に指定されている。
17,500mmの車体に片側3か所の片開き扉を配する。窓は上段下降・下段上昇の2段式で扉間に3枚、扉 - 車端間に2枚を配する。これは2700系以来この5000系まで続いた窓配置である。車体の幅は当初2,744mm（外板間2,700mm）だったが、1964年製造の第7編成からは56mm広い2,800mmとなった。車両限界拡張に伴い狭幅車は扉下ステップが延長された。腰板を折った裾絞りの断面形状は当時首都圏の通勤形車両としては珍しく、他の例は小田急と相鉄のみである。前面は京王で初めての前面貫通扉・角型急行灯を設置し、運転台の窓は、これも当時の通勤車では営団3000系電車以外に例のない「低窓パノラマミックウインドウ」とした。塗装はアイボリー色の地色に80mm幅のえんじ色のラインを窓下に入れた。初期の車両は先頭車の正面脇に「ひげ」を入れていたが、後に廃止された。このアイボリーはその後京王グループのコーポレートカラーとしてバスやタクシーなどを含めて広く用いられた。1965年（昭和40年）製車からは前面・側面の行先表示装置を電動式とし、これ以前の車両にも改造で設置した。前面の種別表示のサボは掛け式から後に差し込み式となった。試験的にクハ5717とクハ5767にスカートを設置したこともあったが、この時点では他の京王車両には波及しなかった。車体前位の扉間窓下には京王帝都電鉄の旧社章、後位車端部の裾には「K.T.R.」の文字があった。これらは1989年（平成元年）以降撤去し、代わりに運転室直後の窓上に現行のCIシンボルマークが入った。井の頭線に投入した3000系はステンレス車体だったが、この5000系は普通鋼製車体である。当時京王線は踏切が約340箇所と多く（2013年現在は137箇所。その後京王線の踏切は昭和55年(1980年)までに自動化されている。）、踏切事故時の修復を容易にするため、普通鋼製車体を採用した。車内設備に関しては極力3000系と共通設計を行った。