Đầu năm 1971, sau 2 năm triển khai chiến lược “Việt Nam hóa chiến tranh”, với âm mưu tạo ra bước ngoặt mới cho cuộc chiến tranh, Mỹ ngụy đã huy động lực lượng mở 3 cuộc hành quân lớn đánh vào tuyến vận tải chiến lược đường Trường Sơn của ta, trong đó cuộc hành quân “Lam Sơn 719” đánh vào khu vực Đường 9 - Nam Lào có quy mô lớn nhất.
Địch đã huy động tới 42.000 quân, lúc cao nhất đạt mức 55.000 quân (có 15.000 quân Mỹ), bao gồm 3 sư đoàn với tổng số 47 tiểu đoàn bộ binh, 460 xe tăng, xe bọc thép, 280 khẩu pháo, 600 máy bay. Ngoài ra, có 9 tiểu đoàn thuộc 2 binh đoàn cơ động (GM 30 và GM 33) quân phái hữu Lào ở phía tây đánh sang. Cuộc hành quân được sự hỗ trợ tối đa của pháo binh và không quân Mỹ.
Trên cơ sở lường định và đánh giá chính xác âm mưu của đối phương, Bộ Chính trị và Quân ủy Trung ương quyết định mở chiến dịch phản công tiêu diệt địch ở Đường số 9 - Nam Lào. Lực lượng tham gia chiến dịch ngoài bộ đội Việt Nam còn có một số tiểu đoàn, đại đội độc lập chủ lực bộ và địa phương Quân giải phóng nhân dân Lào. Thực hiện quyết tâm của trên, đồng bào các dân tộc Việt - Lào không quản mưa rừng, thác lũ, ngày đêm sát cánh cùng với các đơn vị bộ đội chủ lực, thanh niên xung phong bạt núi, mở đường, truy bắt lực lượng thám báo địch bảo vệ sự an toàn và bí mật ý định chiến lược của ta; tích cực tham gia xây dựng các trận địa bắn máy bay và vận chuyển các loại vũ khí, đạn dược, hàng hóa khác vào các vị trí tập kết đúng kế hoạch.
Dựa vào thế trận đã bố trí sẵn sàng, liên quân Việt Nam - Lào kiên cường giáng trả quyết liệt các mũi tiến công của địch; đẩy lui và làm chậm bước tiến quân của chúng; tập trung lực lượng và hỏa lực tiêu diệt một bộ phận lớn quân địch. Đến ngày 23.3.1971, trải qua hơn 50 ngày chiến đấu gian khổ, ác liệt, được sự ủng hộ, phối hợp chiến đấu hiệu quả của quân dân các bộ tộc Lào, chiến dịch phản công Đường 9 - Nam Lào đã kết thúc thắng lợi. Chiến thắng của quân và dân Việt Nam - Lào trong chiến dịch đã thể hiện tình đoàn kết gắn bó keo sơn giữa quân và dân cũng như sự đoàn kết, liên minh chiến đấu đặc biệt của hai nước.
Trong giai đoạn cách mạng hiện nay, Quân khu 5 Việt Nam với Sư đoàn bộ binh 5 và Bộ Chỉ huy Quân sự các tỉnh Nam Lào thường xuyên tổ chức các hội nghị liên tịch. Quân khu 5 tiếp tục giúp bạn Lào về công tác xây dựng cơ bản, huấn luyện quân sự, công tác kỹ thuật, phát triển kinh tế; bạn Lào tạo điều kiện thuận lợi cho ta sang tìm kiếm, quy tập, hồi hương hài cốt liệt sĩ quân tình nguyện và chuyên gia Việt Nam hy sinh tại Lào trong các thời kỳ chiến tranh. Ghi nhận những đóng góp to lớn của Quân khu 5 trong xây dựng Tượng đài Liên minh chiến đấu Việt Nam - Lào tại huyện Paksong (tỉnh Champasak), tháng 6.2018, Chủ tịch nước Cộng hòa Dân chủ Nhân dân Lào đã trao tặng Huân chương Lao động hạng Nhì cho Bộ Tư lệnh Quân khu 5.
Tháng 7.2018, Quân khu 5 đã kịp thời triển khai lực lượng tìm kiếm cứu nạn, hỗ trợ tiền, lương thực, thực phẩm, thuốc men giúp nhân dân bạn khắc phục hậu quả sự cố vỡ đập thủy điện Xepian - Xe Namnoy trên địa bàn tỉnh Attapeu. Năm 2020, Bộ Tư lệnh Quân khu 5 và Bộ Chỉ huy Quân sự các tỉnh, thành phố thuộc Quân khu đã tổ chức Lễ trao tặng vật tư, trang thiết bị y tế phục vụ công tác phòng chống dịch Covid-19 cho một số đơn vị thuộc Quân đội Lào và Quân đội Hoàng gia Campuchia, với tổng giá trị hàng hóa trao tặng hơn 4,7 tỷ đồng.
Bằng những việc làm thiết thực, cụ thể, lực lượng vũ trang Quân khu 5 đã và đang tiếp tục vun đắp mối quan hệ hữu nghị vĩ đại, tình đoàn kết đặc biệt và sự hợp tác toàn diện Việt Nam - Lào, Lào - Việt Nam, vì lợi ích của nhân dân mỗi nước, vì hòa bình, ổn định, hợp tác và phát triển chung.