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Le nom de la console a été officialisé le 8 octobre 2019 et suit la dénomination habituelle. La console comporte des évolutions notables, comme la prise en charge du ray tracing (exploitant une variante personnalisée de la famille Navi d’AMD Radeon), la compatibilité avec les télévisions à 120 Hz jusqu'en définition 4K via un port HDMI 2.1, processeur de huit cœurs amélioré (puce AMD reposant sur la microarchitecture Zen 2), une puce audio plus performante pour une gestion du son en trois dimensions et d'un SSD « très rapide » à la place d'un disque dur pour diminuer considérablement les temps de chargement. La rétrocompatibilité avec les jeux PS4 et la compatibilité avec la réalité virtuelle ont été annoncées, pour cette dernière via la prise en charge du PlayStation VR.
Le 8 octobre 2019, Jim Ryan annonce que la PlayStation 5 sera disponible pour les fêtes de fin d'année 2020. À cette occasion, il confirme officiellement la dénomination PlayStation 5 de la console, ainsi que tous les détails techniques dévoilés jusque-là, comme le support matériel du ray tracing ou encore la manette de jeu à résistance haptique avec vibrations HD.
Le 7 janvier 2020, Jim Ryan dévoile le logo de la console lors de la conférence du Consumer Electronic Show du constructeur. Le 4 février 2020, la page officielle de la PlayStation 5 est mise en ligne.
Le 14 février 2020, le journal Bloomberg évoque une incapacité pour le constructeur Sony de fixer le coût de production de la PS5 en dessous des 400 dollars comme ce fut le cas avec la PS4. L'utilisation massive de mémoire flash (RAM, SSD) ainsi que d'un système de dissipation thermique amélioré engendrant un surcoût, Bloomberg avance ainsi un coût de production unitaire de la PS5 autour de 450 dollars. Toujours selon ce même journal, le prix de vente de la console serait en voie d'être finalisé et un débat subsisterait au sein de la firme : vendre la console à perte pour concurrencer Microsoft ou bien devenir rentable dès la sortie de la machine. Malgré l'épidémie du coronavirus, il semblerait que cela n'ait pas eu encore d'incidence sur les préparatifs de la production de la console. La présentation des résultats financiers du constructeur Sony, le 13 mai 2020, confirme que la production n'est pas retardée malgré quelques changements organisationnels et que la console reste programmée pour une sortie fin 2020.
Bloomberg annonce également qu'un nouveau casque de réalité virtuelle pour la console est en préparation et que sa sortie serait prévue après le lancement de la PS5. En 2019, le vice président du département recherche et développement PlayStation, Dominic Mallinson, déclare lors de la convention Collision de Toronto, s'intéresser de près à la technologie sans-fil pour la conception de casques de réalité virtuelle. Il souhaite aussi l'intégration du HDR, du eye tracking ainsi qu'un élargissement du champ visuel à 120°. Il suggère enfin une offre déclinée en deux modèles : entrée de gamme et haut de gamme.
Le 7 avril 2020, c'est via le PlayStation Blog que Sony dévoile la manette : la DualSense. Celle-ci est équipée de vibrations haptiques, de gâchettes adaptatives et d'un microphone intégré. Initialement, le dévoilement de la manette n'était pas prévu à cette date-là, mais en même temps que la date de dévoilement de la console et de son architecture (soit le 11 juin) , son dévoilement précoce s'explique par la menace de fuites sur Internet de la part de gens informés à l'avance le design et le nom de cette dernière, afin de contrer les fuites, Sony décida de dévoiler officiellement la manette deux mois à l'avance.
Le 13 mai 2020, Epic Games annonce l'Unreal Engine 5 avec une démo technique tournant sur un kit de développement de PS5. Le moteur sera disponible en 2021. La version 4 du moteur est déjà prête et compatible PS5 dans sa mouture 4.25.
La PS5 Slim, sortie en 2023.Le 11 juin 2020, un événement retransmis en direct sur la chaîne YouTube de PlayStation, Sony Interactive Entertainment présente les nombreux jeux qui arriveront sur la console ainsi que le design et le prix de cette dernière. On apprend alors que deux versions seront proposées à la vente : l'une équipée d'un lecteur Blu-Ray UHD, et l'autre dédiée uniquement aux jeux dématérialisés sans lecteur de disque. Le 16 septembre 2020, une présentation en direct sur la chaîne YouTube de PlayStation dévoile la date de sortie et le prix de la version standard et de la Digital Edition, ainsi que le PlayStation Plus Collection qui inclura dans l'offre PlayStation Plus de nombreux jeux PS4.
Le 8 octobre 2020, un article publié sur le site de PlayStation indique que seulement 10 jeux PlayStation 4 ne seront pas rétro compatibles avec la PlayStation 5. Le 9 octobre 2020, un article publié sur le PlayStation Blog vient préciser la rétrocompatibilité. On y apprend que certains jeux bénéficieront d'une fonctionnalité de boost sur PS5, qui se traduira par un nombre d'images par seconde plus élevé et/ou plus stable et/ou une meilleure définition, et que les sauvegardes des jeux PS4 seront transférables.
La console sort le 12 novembre 2020 aux États-Unis, au Canada, au Mexique, en Australie, en Nouvelle-Zélande, en Corée du Sud et au Japon, puis le 19 novembre en Europe et dans le reste du monde. Dès la sortie de la console, de nombreuses ruptures de stock sont à déplorer.
En janvier 2021, la PS5 s'écoule encore au compte-gouttes. En effet, la demande de consoles est beaucoup plus forte que ce que le constructeur avait prévu, notamment à cause du confinement dû à la COVID-19. AMD, le fabricant des puces de la PlayStation 5 et des Xbox Series, rencontre des difficultés avec le sous-traitant auquel il fait appel pour fabriquer certains composants desdites puces, TSMC, qui a lui-même du mal à s'approvisionner en substrat ABF, nécessaire à la fabrication du SoC de la console.
Le 3 février 2021, Sony publie un rapport sur ses gains du troisième trimestre 2020, selon lequel la console y est vendue à perte, du fait de son coût de production mal évalué.
La première mise à jour majeure du logiciel système est annoncée pour le 14 avril 2021. Le site FRAndroid indique qu'elle « va étendre les fonctionnalités de la console en permettant notamment une gestion plus simple du stockage de la console, mais également davantage de fonctions sociales ou d’options de personnalisation ».
En août 2022, Sony annonce l'augmentation du prix de la console dans plusieurs régions du monde, comme l'Europe ou le Japon mais pas les États-Unis, du fait de « l'environnement économique mondial, notamment des taux d'inflation élevés ainsi que des tendances monétaires défavorables ».
En janvier 2023, Sony annonce la fin des ruptures de stocks de la console à travers le monde.