L'itinéraire de l'EuroVelo 5 quitte le piémont viticole et la véloroute du vignoble d'Alsace pour rejoindre l'agglomération mulhousienne à travers la Plaine d'Alsace et le cœur du bassin potassique alsacien. À proximité de la ville fleurie d'Ensisheim, Ungersheim abrite deux sites incontournables : l'Ecomusée d'Alsace et le Parc du Petit Prince qui raviront petits et grands ! Entre modernité et tradition, Mulhouse renferme de nombreux musées liés à son industrie, qui font même de la ville, la "capitale européenne des musées techniques". Par ailleurs, Mulhouse est labelisée Territoire Vélo.

La partie sud de la véloroute du vignoble d'Alsace se fait plus sauvage offrant de belles perspectives sur les vignes plantées à flanc de coteaux et les Ballons d'Alsace, points culminants des Haut-Vosges. Plusieurs étapes s'imposent comme Eguisheim, le célèbre village circulaire alsacien labellisé "Plus beau village de France" ou encore Guebwiller commune classée 4 fleurs et Territoire Vélo par la FFVélo. Cernay et Thann constituent les dernières localités de la Route des Vins d'Alsace, placées sous le regard protecteur du Vieil Armand, monument national de la Première guerre mondiale érigé sur un éperon rocheux spectaculaire.