这款机型的发布先于上市时间。2014年2月24日，三星在西班牙巴塞罗那举办的世界移动通信大会MWC上正式发布了Galaxy S5，搭载了当时主流的硬件配置：5.1英寸Super AMOLED高清屏幕，分辨率达到1920×1080像素；搭载2.5GHz高通骁龙801四核处理器，辅以2GB运行内存与16GB/32GB存储空间；后置1600万像素摄像头，支持4K视频录制，前置200万像素镜头；内置2800mAh可拆卸电池，并首次加入IP67级防尘防水功能，支持指纹识别与心率监测。
发布两个月后，Galaxy S5于2014年4月11日启动全球上市，首批登陆包括美国、英国、韩国、中国等多个国家和地区。在中国市场，三星与国内运营商合作，推出了移动、联通、电信等多个版本，售价方面，16GB版本上市时官方定价约为5299元人民币，与前代产品Galaxy S4的定价基本持平。
作为三星在2014年的旗舰机型，Galaxy S5延续了S系列的设计语言，同时在功能上进行了多项升级，尤其是防水防尘和生物识别功能的加入，为后续机型的发展奠定了基础。其上市时间的确定，也成为三星在智能手机竞争激烈的2014年布局市场的重要节点。