Die vollkommen neu gestaltete fünfte Generation (interner Modellcode NF) wurde im August 2004 in Südkorea eingeführt, in Europa kam sie im Januar 2005 auf den Markt.

Im Herbst 2008 wurde der Sonata überarbeitet. Entgegen Vermutungen, nach denen das Modell in i40 umbenannt werden sollte, wird auch in Deutschland die bisherige Namensbezeichnung beibehalten. Im Zuge dieser Modellpflege wurde die Frontpartie leicht überarbeitet. Zudem erhielt der Sonata ein neu gestaltetes und nun höherwertiges Armaturenbrett. Auch die Motorenpalette wurde überarbeitet: Der 2,4-Liter-Ottomotor wurde durch ein neues Theta-II-Aggregat mit 2,0 Litern Hubraum ersetzt, die Leistung blieb mit 121 kW (165 PS) nahezu unverändert. Auch der 3,3-Liter-V6 mit 184 kW (250 PS) und der 2,0-Liter-Diesel, nun mit 110 kW (150 PS), gewannen an Leistung.

 

Im Frühjahr 2010 wurde der Verkauf in Deutschland eingestellt und der Sonata erstmals seit dortigem Markteintritt 1991 ein Jahr pausiert. In anderen europäischen Staaten wie Österreich wurde er bis zur europaweiten Ablöse durch den Hyundai i40 angeboten.