伊号第五潜水艦
修理完了後の16日、横須賀へ向かうべくトラックを出港していくのを最後に消息不明となる。
アメリカ側記録によると、18日、マリアナ沖で対潜哨戒中の米護衛空母ホガット・ベイ(USS Hoggatt Bay, CVE-75)のレーダーが、19km離れた位置で浮上中の潜水艦を探知。ホガット・ベイからの命を受けてアメリカ海軍護衛駆逐艦ワイマン(英語版)(USS Wyman, DE-38)、レイノルズ(英語版)(USS Reynolds, DE-42)が確認のために現場海域に向かう。19日0024に2隻は到着。ワイマンは3000mの距離で探知していた潜水艦を見失う。これは、相手が潜航したことを意味していた。それからまもなく、ワイマンのソナーが1400mの距離で潜水艦を探知する。0051、ワイマンはヘッジホッグを投下。その後再探知したため、再度ヘッジホッグを投下した。0125、3回目のヘッジホッグを投下。0130、海中で5回の小爆発がワイマンの艦体を揺さぶった。続いて、海中で1回の大きな爆発音を聴取。その後、ワイマンはソナーを使用したが、潜水艦を探知することはなかった。これが伊5の最期の瞬間であり、第7潜水隊司令楢原省吾大佐、艦長の土居誉重少佐以下乗員130名全員が戦死した。沈没地点はグアム東方360km地点付近、北緯13度01分 東経151度58分 / 北緯13.017度 東経151.967度 / 13.017; 151.967。
同日、サイパン東方沖合で沈没と認定。9月10日に除籍され、所属潜水艦全艦が戦没した第7潜水隊も同日解隊された。