由富山花园始发，经金山南路、鸭绿江东街、金山路、金山路鸭绿巷、银山路、泰山路、北陵大街、崇山中路、崇山西路、塔湾街、塔湾公铁桥、保工北街、北二中路、北二东路、北二路公铁桥、北二马路至沈阳站北终点。

由沈阳站北始发，经胜利北街、北二马路、北二路公铁桥、北二东路、北二中路、保工北街、塔湾公铁桥、塔湾街、崇山西路、崇山中路、北陵大街、泰山路、银山路、金山路鸭绿巷、金山路、鸭绿江东街、金山南路至富山花园终点。

沈阳公交205路线路走向图：

现役车型：DD6129PHEV1N（黄海客车•空调款）

1953年，沈阳公交205路（原沈阳公交5路）汽车开通，线路由沈阳站⇆塔湾。

1981年12月20日，205路（原5路）汽车终点由塔湾延长至辽宁大学，即“沈阳站⇆辽宁大学”。

1983年9月，根据上级指示精神，为了方便群众乘车，实行电汽车统一路线编号。电车不变，市区汽车路线一律在路号前加“2”字，郊区汽车线路增加“3”字。5路汽车更改路号为205路。

1983年10月1日，205路由公共汽车公司一场划归到公共汽车公司二场。

90年代，205路伴有支线：辽宁大学⇆下坎子，后取消。

1995年10月18日，沈阳客运集团有限公司成立。205路隶属于沈阳客运集团黄河公共汽车分公司。

90年代末期，205路延长至北陵公园，即沈阳站北⇆北陵公园。

2001年，205路延长至金山小区，即“沈阳站北⇆金山小区”。使用车型为SY642、SKC6151。

2003年9月18日，205路公交车始发站由金山小区延至富山花园，线路延长1.8公里，增设“装饰材料市场、鸭绿江街、金山路、富山花园”等4个站位。

2004年8月1日起，205路开始允许使用公交IC卡刷卡乘车。

2004年12月，205路“发动机厂”车站更名为“汾河街”。205路（富山花园→沈阳站北）“北二中路”站位由原来北二中路调整至保工北街路口（与沈阳公交242路、沈阳公交283路同站位）。

2006年9月21日，由于客运集团黄河公司在企业收购过程中出现历史遗留拖欠问题，且未予以解决，故黄河公司下属的205路等17条线路临时停运一天，给市民出行带来不便。原计划由新加坡康福德高公司收购沈阳客运集团黄河公司的企业改制工作一时搁浅。2009年，黄河公司划归国资委管理。2011年国企回购，黄河公司重新由沈阳客运集团管理。

2006年10月30日起，205路（富山花园⇆沈阳站北）为了保证冬运期间乘客的出行，205路车型由华龙铰接SKC6151更换为华龙单机SKC6980和黄海DD6980S02，换车后，线路配车增加至30台，其中，暂时保留6台铰接车用于早晚高峰时使用。

2007年11月起，205路DD6980S02型客车陆续转给沈阳公交292路。

2007年11月30日起，205路调整部分车型。黄河公司从沈阳公交209路、沈阳公交215路、沈阳公交217路调配7台DD6100型系列客车补充到205路上，205路的SKC6151型铰接车陆续报废。

2007年12月31日，随着205路最后2台华龙SKC6151型铰接车运营回到终点富山花园，标志着沈阳曾经满大街跑“长龙车”的时代暂时结束，铰接车退出运营。

2008年1月，205路增加3台SKC6980型车辆，来源于292路车队。

2008年8月5日，沈阳公交236路更换新车。236路替换下来的DD6100QS、DD6100S02型客车，补充至205路车队，205路统一车型为DD6100系列，线路配车22台。205路原SKC6980型车辆则调至沈阳公交280路、沈阳公交289路等车队。

2009年11月起，205路临时增加1台华龙SKC6980型配车，来源于沈阳公交227路。205路配车29台，227路配车24台。

2010年6月4日起，205路“沈阳体育学院”车站更改站名为“省军区北门”。

2010年8月起，为方便富丽阳光南区居民出行，205路“鸭绿江街”车站西移200米至鸭绿江街以西设站。205路（富山花园→沈阳北站）原“鸭绿江街”车站仍暂时停靠。

2011年1月起，205路更新线路站牌。此次更新站牌，对沿线站名按坐标定位法重新命名。比如将容易引起歧义的“兴工北街”车站更名为“北二路兴工街”，将“鸭绿江街”更名为“富丽阳光南区”，将已经不符合时代叫法的“肉食加工厂”车站更名为“食品公司”，将原先错误的站名“金山小区”更名为“富山花园西门”，“汾河街”更名为“崇山路淮河街”等等。此举可使公交站名定位功能更加明确，可减少同名异站的现象出现，方便市民乘车。

2012年4月1日，205路富山花园末车时间由19:30延长至19:50；沈阳站北末车时间由20:10延长至21:00。

2012年5月16日，205路车型由DD6100QS、DD6100S02更换为黄海DD6118S23型新车。更换新车后，线路配车数由29台增至30台。

2013年11月，205路单向增设“北二路齐贤街”车站。

2017年4月25日，205路车型由黄海DD6118S23型客车更换为黄海DD6129PHEV1N型LNG插电式气电混合动力空调客车（气囊悬挂），配车28台。新车上线后，205路按照物价部门批准的新能源空调公交线路票价执行，票价上涨为投币2元/人次，普通卡刷卡1.8元/人次，学生卡刷卡0.8元/人次，关爱卡（60-69周岁老人）刷卡1元/人次，月票卡、夕阳红卡、爱心卡刷卡均有效（月票卡刷卡扣1次）。

2017年5月1日起，205路末车时间实行夏季和冬季两种时间。夏季期间（5月1日至10月31日）富山花园末车时间为20:20，沈阳站北末车时间为21:30；冬季期间（11月1日至次年4月30日）富山花园末车时间为19:50，沈阳站北末车时间为21:00。

2017年8月起，205路2台配车调往260路运营。205路配车减少至26台。

2017年12月1日起，205路更改部分线路走向：原由富山花园始发，经金山南路、鸭绿江东街、银山路，改为由富山花园始发，经金山南路、鸭绿巷、银山路原线。取消“银山路鸭绿巷（外行）”等1个站位，增加“富山花园西门”等1个站位，始发站“富山花园”车站西移100米至马路对面。

2018年2月，205路增加1台DD6129PHEV1N型车辆，来源于沈阳公交137路下线车，配车27台。

2018年6月14起，为进一步增强线路服务能力，205路调整部分线路走向：205路原线由金山南路至金山路鸭绿巷，调整为由金山南路经鸭绿江东街、金山路至金山路鸭绿巷；线路调整后里程为15.8公里；线路由富山花园始发至沈阳站北终点；增加“皇姑区政务服务中心、北二路齐贤街（内行）”等2个站位；设置“富山花园、皇姑区政务服务中心、富山花园西门、富丽阳光南区、银山路陵园街、北陵东门、省军区北门、北陵公园、辽宁中医、崇山路嘉陵江街、辽宁大学、百鸟公园、市委党校、崇山路淮河街、太平庄、塔湾邮局、中海寰宇天下西、食品公司、第一粮库、北二路保工街（保工街北二路）、北二路齐贤街（内行）、北二路景星街、北二路兴华街、北二路云峰街、北二路兴工街、沈阳站北”等26个站位。205路（富山花园→沈阳站北）的终点站“沈阳站北”设在胜利大街以东、北二路南侧，与沈阳公交210路等线路同站位，205路（沈阳站北→富山花园）的始发站“沈阳站北”设在北二路以南、胜利大街东侧。

使用时间：1997年至2007年12月

使用车型：SKC6151（华龙客车•双节款）

使用时间：2006年10月至2007年11月

使用车型：DD6980S02（黄海客车•非空调款）

使用时间：2006年10月至2008年8月

使用车型：SKC6980（华龙客车•非空调款）

使用时间：2007年11月至2012年5月

使用车型：DD6100QS、DD6100S02（黄海客车•非空调款）

使用时间：2012年5月至2017年4月

使用车型：DD6118S23（黄海客车•非空调款）