Dây chuyền 5 được thiết kế theo phương pháp khô, với hệ thống lò quay và tháp trao đổi nhiệt 2 nhánh, 5 tầng xyclon, có buồng phân hủy, đốt 100% bằng than cám chất bốc thấp, có hệ thống phát điện tận dụng nhiệt dư, công suất 10MW.

6 năm trước, ngày 28/12/2018, 2 dây chuyền 4 và 5, Xi măng Thành Thắng, với công suất mỗi dây chuyền 2,3 triệu tấn/năm đã được Thủ tướng Chính phủ đồng ý bổ sung Quy hoạch Công nghiệp xi măng Việt Nam từ 2011 -  2020, định hướng đến năm 2030.

Cụ thể, Thủ tướng Chính phủ đồng ý bổ sung 2 dây chuyền nhà máy Xi măng Thành Thắng, tỉnh Hà Nam (dây chuyền số 4 và số 5), mỗi dây chuyền có công suất là 2,3 triệu tấn xi măng/ năm kết hợp xử lý rác thải bảo vệ môi trường và tạo ra các sản phẩm xi măng chất lượng cao, xi măng chịu mặn bền sunfat phục vụ xây dựng các công trình ven biển và hải đảo vào Quy hoạch phát triển công nghiệp xi măng Việt Nam giai đoạn 2011 - 2020 và định hướng đến năm 2030.

Thời gian đưa vào vận hành dây chuyền số 4 sau năm 2021 và dây chuyền số 5 sau năm 2025. Tháng 12/2021, Công ty CP xi măng Thành Thắng Group đốt lò đưa vào hoạt động dây chuyền số 4.

Dây chuyền số 4 nhà máy Xi măng Thành Thắng có tổng mức đầu tư 4.951 tỷ đồng; sản xuất xi măng chịu mặn bền sunfat với năng suất lò nung 6.000 tấn clinker/ngày, công suất 2,3 triệu tấn xi măng/năm.