Gustav Mahler először 1901. február 24-én nézett farkasszemet a halállal. Aznap délután hangversenyen vezényelte a Bécsi Filharmonikusokat, majd este az operában Mozart Varázsfuvoláját dirigálta. Az előadás után heves belső vérzéssel szállították kórházba, ahol március 4-én műtéten esett át. A negyvenéves Mahler úgy érezte, ütött az utolsó órája. Bár hamarosan túl volt az életveszélyen, és állapota rohamosan javult, az élmény tartósan kihatott életfelfogására.
Miközben Abbaziában, az Adriai-tenger partján lábadozott, IV. szimfóniájának revízióján dolgozott, és belemerült J. S. Bach műveinek tanulmányozásába. Nyárra egészsége teljesen helyreállt, és új nyári villájában, a Wörthi-tó partján fekvő Maierniggben (nem messze Pörtschachtól, ahol korábban Brahms szeretett nyaralni), élete egyik legtermékenyebb periódusát élvezte. Egyszerre dolgozott a Friedrich Rückert verseire komponált Gyermekgyászdalokon, további Rückert-dalokon, valamint A fiú csodakürtje-ciklus utolsó   darabjain. Ezenkívül ekkor fogott hozzá az V. szimfóniához, melynek első két tétele ugyancsak készen állott a nyár végére.

Bár ez a rendkívül élénk munkatempó önmagában véve nagy életkedvre mutat, Mahler 1901-es műveinek főtémája kétségtelenül a halál. A Gyermekgyászdalok halott gyerekeket siratnak, a Csodakürt-ciklus „Dobos”-a éppen a vesztőhelyre indul, és Rückert verse, „Ich bin der Welt abhanden gekommen” („Elvesztem a világ számára”) nem más, mint búcsú az élettől. Az V. szimfónia első tétele gyászinduló, melynek témája a „Dobos” közeli rokona. A második tétel a heves fájdalom kifejezése, mely újabb gyászindulót foglal magába, és az öröm egy rövid kitörése után mély kétségbeesésbe hull vissza.

A nyár végére Mahler lényegében befejezte az első két tételt és legalábbis felvázolta a scherzót – de ekkor vissza kellett térnie Bécsbe operaigazgatói munkájához. Az új évad meglehetősen viharosan indult, operai intrikákkal, és a IV. szimfónia igen rosszul fogadott előadásaival több német városban. Novemberben azonban váratlan esemény történt, amely Mahler egész hátralevő életét döntően megváltoztatta: megismerkedett egy 22 éves lánnyal, akit Alma Schindlernek hívtak, és halálosan beleszeretett. Még az év vége előtt eljegyezték egymást, és 1902. március 9-én házasságot kötöttek. A szezon végén Mahler már ifjú feleségével tért vissza Maierniggbe, hogy folytassa a munkát V. szimfóniáján. Ezen a nyáron született meg a scherzo, ez a gigantikus keringőfantázia, a bensőséges Adagietto, valamint a kicsattanó energiájú rondó-finále.

A halálból az életbe való átmenet, melyet Mahler a saját bőrén tapasztalt meg 1901-ben, ily módon közvetlenül jutott kifejezésre a szimfóniában. Bár a „sötétségből a fénybe” dramaturgiája korábbi hagyományt követ (a legfontosabb minta Beethoven V.-je, melyre Mahler több ízben is utal a maga Ötödikjében), a kontrasztok sokkal élesebbek. Ez már abból is látszik, hogy Mahler nem tartotta be a hagyományos hangnemi egységet: a szimfónia cisz-mollban indul és D-dúrban ér véget. A félhangnyi emelkedés annak a jelképes útvonalnak felel meg, amelyet a zene az első és az utolsó tétel között bejár.

Az Alma-kapcsolat kétségkívül döntően befolyásolta az V. szimfónia fejlődését. 1901-ben még így írta le Mahler a tervezett művet bizalmasának, Natalie Bauer-Lechnernek: az Ötödik „rendes szimfónia lesz négy tételben; minden tétel teljes lesz önmagában, és csak hasonló hangulatuk kapcsolja össze őket”. Ez a leírás nemigen fedi az elkészült szimfóniát, még akkor sem, ha eltekintünk az „Adagiettó”-tól, amely a négytételes szerkezetet öttételessé bővítette, és amelyben, mint látni fogjuk, Mahler szerelmet vall Almának.

Alma, aki maga is tanult zeneszerzést (bár Mahler megtiltotta neki, hogy komponáljon, miután feleségül vette), segített férjének a partitúra és a szólamok másolásában, és ő volt az új mű első közönsége, amikor Mahler eljátszotta neki zongorán.

Végső formájában a szimfónia öt tétele három fő részre tagolódik. Az első rész az első két tételt foglalja magába; a scherzo egymaga alkotja a második részt, míg a harmadik rész az utolsó két tételnek felel meg. Így a mű nagyformája két lassú/gyors tételpár által közrefogott scherzóként értelmezhető.

I. tétel („In gemessenem Schritt.  Streng.  Wie ein Kondukt” – „Kimért léptekkel.  Szigorúan.  Mint egy gyászmenet” – cisz-moll). Indulóritmusok több Mahler-szimfóniában is hallhatók; ebben bizonyára közrejátszott az iglaui rezesbandák gyermekkori emléke. Ezek az indulók gyakran öltenek tragikus, gyászos jelleget, de az V. szimfónia e tekintetben minden más Mahler-indulón túltesz. A trombita drámai bevezetője után a főtéma (mint említettük, a „Dobos”-dal variánsa), a hegedűkön szólal meg. A zene hamarosan felgyorsul, „vad és szenvedélyes” lesz, és a hegedűk érzelmi kitörése „a lehető leghevesebb”, a partitúra utasítása szerint. A „dobos”-téma visszatérését egy második, gyászos hangú epizód követi; a tétel záróütemei a nyitó trombitafanfárt idézik vissza, előbb trombitán, majd fuvolán.

II. tétel („Stürmisch bewegt, mit grösster Vehemenz” – „Viharos izgalommal, rendkívül hevesen” – a-moll). Az első és második tételt több tematikus kapocs fűzi össze. A korábban hallott trombitafanfár igen fontos szerepet játszik a második tételben, és a „dobos”-téma közeli variánsa mint kontrasztáló második téma jelenik meg, amire a partitúra utasítása („a gyászinduló tempójában”) közvetlenül is utal. De a tételnek van saját, többször visszatérő témája is, melynek rövidsége és egyszerű formája szintén fanfárhoz teszi hasonlatossá, bár nem a trombita, hanem a vonóskar játssza. David B. Greene, aki részletesen elemezte a szimfóniát, ezt a témát „harag-motívum”-nak nevezi, és leírja, hogyan váltakozik „békére vágyó” szakaszokkal: az első tétellel közös anyagok jobbára ez utóbbiakban jelennek meg. A tétel vége felé hallott jellegzetes „Pesante” („súlyos”) szakaszban bukkan fel először a zárótétel fényes D-dúrja, előrevetítve a végső diadalt, amelyre azonban sokáig kell várni. Egyelőre a tragikum győzedelmeskedik; a tétel vége egyértelműen a gyász és a fájdalom hangján szól.

Mahler utasítása szerint a II. tételt hosszabb szünetnek kell követnie, mivel a III. tétel („Kräftig, nicht zu schnell” – „Erőteljesen, nem túl gyorsan” – D-dúr) jobban nem is különbözhetne az előzőtől. Itt Mahler az induló után másik kedvenc intonációtípusát, a Ländlert alakítja át hatalmas erejű vízióvá. A Ländler – osztrák népi tánc – Haydn óta játszott központi szerepet a klasszikus zenében; de Mahler Ländlerje senki máséhoz nem hasonlitható.  Mahler példa nélkül álló, óriási lendülettel veti bele magát a ž-es táncritmusba. Az előttünk kibontakozó motívumok az eredeti ländler-hangot fokozatosan a tánc városi rokonához, a keringőhöz közelítik. A hagyományos scherzo-forma körvonalai jól érzékelhetők, de a terjedelmes kidolgozási részek messze túlmennek a scherzo keretein. A különböző tételszakaszokat rafinált tematikus kapcsok fűzik össze. Döbbenetesen változatos a hangszerelés; különösen figyelemreméltó a szólókürt használata és a váratlan pizzicatók (pengetett vonósok) a trió-szakasz visszatérésében. A zenei textúrák a keringő egyszerű „umtatta” kíséretétől a komplex ellenpontig terjednek. Találóan jegyzi meg Henry-Louis de La Grange monumentális Mahler-életrajzában: „Mahler struktúraépítő tehetsége és kiapadhatatlan invenciója sohasem mutatkozott meg teljesebb formában, mint itt. Ez a tétel egyedül áll az életműben, mint az egyensúly és az optimizmus mesterpéldája.”

IV. tétel (Adagietto – F-dúr). Az Adagietto Mahler egyik legnépszerűbb tétele lett, különösen amióta Luchino Visconti felhasználta 1971-es Halál Velencében c. filmjében, melyben Thomas Mann hőséből, Gustav Aschenbach íróból Mahlerre igencsak hasonlító zeneszerző lett.

Az Adagietto csak vonósokra és hárfára íródott. Elbűvölő dallama, melyet seelenvoll („bensőségesen”) kell játszani a partitúra utasítása szerint, közeli rokona a fent említett „Ich bin der Welt abhanden gekommen” c. dalnak. Willem Mengelberg, a híres holland karmester, aki jól ismerte Mahlert, elmondta, hogy Mahler ebben a tételben vallott szerelmet Almának, amit szerinte Gustav és Alma Mahler egyaránt megerősített. A tétel feltűnő Trisztán-idézete aligha véletlen: aláhúzza, hogy Mahler sokat gondolt a szerelem és a halál elválaszthatatlan voltára, amely Wagner zenedrámájának is központi eszméje volt.

Az V. tétel (Rondo-Finale – D-dúr) megszakítás nélkül követi az Adagiettót. Az első tételhez hasonlóan most is a Csodakürt-ciklus egyik dalát idézi Mahler, de ezúttal egy humoros darabra esett a választása. A „Lob des hohen Verstandes” („Az ész dicsérete”) c. dalban, melyben a kakukk és a csalogány dalnokversenyét a szamár a kakukk javára dönti el.

A téma ereszkedő dallamvonalú második feléből bonyolult ellenpont keletkezik, melyben felfedezhejük az 1901 nyári intenzív Bach-stúdium eredményeit. A dallam számos átalakuláson megy keresztül, míg a rondó egyik epizódja, mely az Adagiettóval tart rokonságot, mindig ugyanabban a formában tér vissza, hogy rövid pihenőket biztosítson a sűrű kontrapunkt közepette. Nem sokkal a végső zárlat előtt, egy korálszerű, homofonikus dallam jelenik meg, hogy erősítse az ünnepélyes hangulatot.

A kommentátorok véleménye megoszlik arra nézve, hogy a finálé vidámsága ironikusan értendő-e vagy sem. Theodor W. Adorno, a filozófus és zenetudós, aki Mahler-könyvével nagyban hozzájárult a zeneszerző kultuszához, ezt írta: „Mahler nem tudott jól igent mondani” („war ein schlechter Jasager”). A zeneszerző a tragédiát egyértelműen fejezte ki, míg optimista megnyilatkozásai mintha idézőjelbe volnának téve. A jelen esetben az idézőjelet a szatirikus dalra való utalások fejezik ki, de a befejezés magával ragadó lelkesedése így is újdonság Mahler zenéjében, az első négy szimfóniában nem találkozunk ilyennel.
Az optimista finálén kívül más újdonságok is voltak az V. szimfóniában. Mahler maga is úgy érezte, hogy teljesen új módon kezdett el komponálni ebben a műben. Többről van szó, mint egyszerűen arról, hogy Mahler a szöveges szimfóniák (II.-IV.) után tisztán hangszeres művek felé fordult (V.-VII.). Mahler alapvető inspirációs forrásai – az induló, a ländler és a korál -, mint láttuk, változatlanok maradtak, és még a Csodakürt-versek hatása sem tűnt el. A szimfónia igazi újdonsága a kompozíciós technikában keresendő. A tematikus munka sokkal bonyolultabb, mint korábban: a motívumátalakítások sokkal átfogóbbak, a témák kapcsolatai (tételen belül és tételek között egyaránt) bonyolultabbak, és az ellenpont nagyobb szerepet játszik, mint valaha.
Mahler büszke volt teljesítményére, de gyakran emlegette, mennyi nehézséget okozott neki az új stílus, különösen a hangszerelés tekintetében. Az új művészi problémák miatt úgy érezte magát, mint egy „kezdő”. Az első előadás után sok változtatást hajtott végre a partiturán, melyet még élete utolsó évében is módosított. Az ütőhangszerek kezdetben sokkal jobban domináltak – Alma egyszer panaszkodott is, hogy a szimfónia „ütősökre és semmi másra” íródott.
A kölni ősbemutató visszhangja vegyes, de legalább nem egyértelműen negatív volt. A bécsi kritikusok azonban meglehetősen ellenségesen fogadták a darabot; láthatóan boldogok voltak, hogy leránthatják az udvari opera nagyhatalmú direktorát. A legpozitívabb reakció egy távoli országból jött, amely ekkor még vajmi keveset jelentett Mahler számára.  A Cincinnati Szimfonikusok Frank van der Stucken vezényletével 1905 márciusában mutatták be a művet, melyet a következő évadban a bostoniak, a New York-iak és a philadelphiaiak is eljátszottak.  Mahler neve így vált ismertté Amerikában, mielőtt a zeneszerző 1907-ben maga is az Újvilág földjére lépett.