До кінця 1950-х років на місці сучасних П’ятихаток знаходився однойменний хутір, що належав до села Черкаська Лозова, на картах Генштабу Червоної Армії — «П’ятихатка», число дворів — 13, на час початку будівництва — 17.
У квітні 1956 року починається будівництво «нового майданчика» УФТІ (будівля № 2) і житлового селища (перші будинки — нинішні Академіка Вальтера 9, 11). Будівництво проводилося ув’язненими, частина яких і проживала в перших будівлях (останню частину привозили на «територію», (яка була повністю обгороджена в нинішніх кордонах), на автобусах). Перші жителі нового селища стали заселятися взимку-навесні 1958—1959 років. Це будинки так званого першого кварталу, нинішні — вулиця Академіка Волкова і Проспект Академіка Курчатова (перші будинки після повороту до П’ятихаток з боку Харкова). У 1959 році був відкритий перший дитячий сад, зараз це Будинок школяра і музична школа. Будівля старої школи була побудована в 1958 році, нової — в 1967.
На початку 1960-х у зв’язку з будівництвом так званого «Нового майданчика» Українського фізико-технічного інституту (УФТІ, зараз ННЦ ХФТІ — Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут») почалося будівництво житлового селища для співробітників інституту. У кінці 1963 року приймається рішення про будівництво окремого навчального корпусу Фізико-технічного факультету Харківського державного університету (ХДУ ім. А. М. Горького, зараз ХНУ ім. В. Н. Каразіна) і гуртожитку (рішення Харківського облвиконкому N164 від 08.04.63 р.)). Запланований термін здачі об’єкту — І кв. 1968 року. Корпус був зданий в 1969 році. Будівництво цієї, «старої частини» селища закінчилося в кінці 1970-х років.
На початку 1980-х почалося будівництво так званого «БАМа», нової частини селища, розташованого на південь від «нового майданчика» УФТІ. В 2001 році на БАМі проживало близько 5000 мешканців.
Отже, П`ятихатки — це невеличке містечко, що сформувалось навколо «нового майданчика» УФТІ (тепер НТЦ ХФТІ), який був створений у 1928 році. Ініціатором створення УФТІ був Абрам Федорович Йоффе, видатний радянський фізик. В Інституті вперше в СРСР у 1932 році було здійснено розщеплення ядра атома літію, одержано рідкі водень та гелій, збудовано перший трикоординатний радіолокатор.
У ННЦ ХФТІ працювали видатні фізики: Лев Ландау, Євген Ліфшиць, Ігор Курчатов, Антон Вальтер, Кирило Синельников, Олександр Лейпунський (Високовольтна бригада) та ін.
Основні напрямки діяльності ХФТІ: фізика радіаційних явищ, іонно-променевих технологій і атомне матеріалознавство; фізика плазми і керований термоядерний синтез; фізика високих енергій, ядерна фізика і фізика прискорювачів заряджених частинок; плазмова електроніка і нові методи прискорення.
В ХФТІ до війни функціонували: найпотужніший у СНД лінійний прискорювач електронів; стеларатори-торсатрони Ураган-2М та Ураган-3М; ядерна підкритична установка “Джерело нейтронів”.
Джерело нейтронів — це установка, що була побудована у відповідності до домовленостей Вашингтонського саміту, викладених у Спільній заяві Президентів України та США в квітні 2010 року, та «Меморандуму про взаєморозуміння між Урядом України та Урядом Сполучених Штатів Америки стосовно співробітництва з питань ядерної безпеки», підписаного 26 вересня 2011 року. Створення ЯПУ «Джерело нейтронів» виконано за рахунок фінансової допомоги Сполучених Штатів Америки як компенсації за вивезення з території України до Російської Федерації високозбагачених ядерних матеріалів. Реалізація проекту із створення ЯПУ «Джерело нейтронів» здійснена за підтримки Аргонської національної лабораторії США.
В перші години активної фази війни РФ проти України П`ятихатки були піддані жорстоким обстрілам і бомбуванням. 6 березня 2022 року під обстріли потрапила будівля ЯПУ «Джерело нейтронів». Зруйнована електропідстанція, пошкоджені електричні кабелі кондиціонерів системи охолодження клистерної галереї лінійного прискорювача електронів, пошкоджена теплотраса, вибиті вікна в будівлі насосної та градирень, в лабораторії ізотопів. Під час огляду 22-23 березня 2022 року промислового майданчика ЯПУ «Джерело нейтронів» персонал виявив предмет, попередньо кваліфікований як нерозірваний реактивний снаряд РСЗВ 9К58 «Смерч». 25 червня 2022 ЯПУ «Джерело нейтронів» знову була обстріляна російськими військами. У результаті попереднього огляду майданчику встановлено факт нанесення додаткової шкоди будівлям та інфраструктурі промислового майданчику, зокрема, пошкоджено:
- північну стіну прибудови прискорювача до експериментальної зали установки;
- вентиляційні канали системи спеціальної вентиляції;
- вентиляційну трубу основної будівлі установки;
- систему охолодження клістронної галереї прискорювача;
- корпуси дизель-генераторів системи аварійного електроживлення;
- обшивку основної будівлі установки.
На щастя, агресорам не вдалось зруйнувати «Джерело нейтронів».
Мешканці П`ятихаток доволі довго перебували під масованими обстрілами. Агресори зруйнували/пошкодили низку будинків, школу, лікарню, корпус Фізико-технічного факультету ХНУ ім. В.Н. Каразіна.
Попри всі труднощі і негаразди, мешканці П`ятихаток об`єднались в групи взаємодопомоги і допомогли сусідам пережити жорстокі часи.