WOI-TV ging op 21 februari 1950 de lucht in. Het was het tweede televisiestation van Iowa (na WOC-TV, nu KWQC-TV, in Davenport), en het eerste in de regio Des Moines. Oorspronkelijk op kanaal 4, maar verhuisde naar kanaal 5 in 1952. De programmering kwam van ABC, CBS, NBC, en het DuMont netwerk gedurende de beginjaren van het station, maar het was een primair CBS filiaal. NBC verdween uit het schema toen WHO-TV (kanaal 13) zich in 1954 inschreef, en CBS verdween toen KRNT-TV (kanaal 8, nu KCCI) zich in 1955 inschreef als gevolg van de lange tijd dat KRNT radio verbonden was met CBS radio, waardoor kanaal 5 een exclusieve ABC zender werd. Tijdens de late jaren 1950, was het station ook kort verbonden met het NTA Film Network.
WOI-TV was oorspronkelijk eigendom van de Iowa State University in Ames, samen met haar niet-commerciële WOI radiostations (AM 640 en FM 90.1), waardoor het het eerste commerciële televisiestation in de Verenigde Staten was dat eigendom was van een grote universiteit (vandaag de dag zijn slechts twee commerciële tv-stations eigendom van openbare universiteiten: KOMU-TV in Columbia, Missouri en WVUA-CD/WVUA in Tuscaloosa, Alabama). In die hoedanigheid verzorgde het een aantal educatieve programma’s vanaf het begin totdat de Des Moines Public Schools in 1959 KDPS-TV (kanaal 11, nu KDIN-TV) op de zender zetten. De opstartkosten voor WOI-TV werden betaald uit de resterende gelden van een federale subsidie die aan de universiteit was toegekend voor werkzaamheden aan het Manhattan Project. De faciliteiten van WOI werden door de universiteit gebruikt om colleges per satelliet te geven.
Op 17 juni 1992 stemde de Iowa Board of Regents voor de verkoop van WOI-TV aan Capital Communications Company, een joint venture tussen Citadel Communications (niet verwant aan radiozender-eigenaar Citadel Broadcasting) en Connecticut’s Lynch Corporation – voor 14 miljoen dollar. De Board of Regents werd onmiddellijk geconfronteerd met een rechtszaak, aangespannen door “Iowans for WOI-TV, Inc.”, die zich verzette tegen de verkoop en aanvoerde dat het station een voordeel was voor de universiteit. Op 1 maart 1994 werd WOI-TV uiteindelijk verkocht, terwijl de universiteit de WOI-radiozenders behield. Capital verhuisde later dat jaar de studio’s van WOI-TV naar een tijdelijke locatie in Des Moines. In 1998 verhuisde WOI-TV naar de huidige studio’s.
WOI-TV was de thuisbasis van Amerika’s langst lopende lokale kinderprogramma, The Magic Window. De show liep ononderbroken van 1951 tot 1994. De oorspronkelijke presentatrice (1951-1953) was Joy (Ringham) Munn. Producer Dick Hartzell (Ford Foundation Experimental Programming Development) had twee kleine kinderen en was bezorgd over het gebrek aan goede programma’s voor kinderen. Hartzell vroeg Joy om hem te helpen bij het plannen van een knutselsectie voor een nieuw programma, en al snel werd zij de presentatrice van The Magic Window. Later werd het de laatste 40 van die jaren gepresenteerd door Betty Lou Varnum.
In augustus 2011 produceerde komiek Stephen Colbert een reeks politieke televisiespotjes via zijn “Colbert Super PAC” om in Iowa te draaien, waarbij Iowans werden aangemoedigd om te stemmen op de Texaanse gouverneur Rick Perry tijdens de 2011 Ames Straw Poll voor Republikeinse kandidaten in de presidentsverkiezingen van 2012. De advertenties riepen de kiezers op om hun stem uit te brengen op een schrijfkandidaat door Perry’s achternaam “PArry” te spellen, “met een ‘A’ voor IowA en Amerika.” Dus “Rick PArry,” zou een fictieve kandidaat zijn. Zowel KCCI als WHO keurden de advertenties goed, terwijl WOI dat niet deed, omdat ze de advertenties “verwarrend voor de kijkers” vonden. Colbert reageerde door het station op de nationale televisie uit te schelden in de aflevering van 11 augustus van zijn Comedy Central-show The Colbert Report, waarin hij beweerde dat leidinggevenden van het station “in hun ivoren maïssilo’s zitten en marionettenmeester spelen met de nationale politiek.” In de aflevering van 15 augustus bood Colbert zijn verontschuldigingen aan voor de tirade aan WOI General Manager/Citadel President Ray Cole. Hij daagde de zender, die hij sarcastisch “Des Moines’ News Leader” noemde, uit om het exacte aantal inschrijvingen op “Rick PArry” bij de Straw Poll te achterhalen en riep het hele team van nachtjournaals en de onverschrokken journalist Katie Eastman op om dit te doen. GOP functionarissen hebben die informatie niet vrijgegeven en zijn dat ook niet van plan. Volgens de documenten die zijn ingediend bij de Federal Elections Commission, heeft WOI-DT later 1170 dollar gedoneerd aan het Colbert Super PAC.
Op 16 september 2013 kondigde Citadel aan dat het WOI-DT, samen met KCAU-TV in Sioux City en WHBF-TV in Rock Island, Illinois zou verkopen aan de Nexstar Broadcasting Group voor 88 miljoen dollar. Nexstar nam onmiddellijk de activiteiten van het station over via een tijdmakelaarsovereenkomst. De deal volgde op het besluit van Citadel oprichter en CEO Phil Lombardo om het “rustiger aan te gaan doen”, alsmede op de wens van Lynch Entertainment om haar investeringen in WOI en WHBF van de hand te doen. De verkoop werd afgerond op 13 maart 2014. De deal herenigde WOI met twee van zijn voormalige Citadel-zusterstations, WIVT in Binghamton, New York en WVNY in Burlington, Vermont. Nexstar kondigde vervolgens op 4 november 2014 aan dat het ook CW-filiaal KCWI van Pappas Telecasting zou kopen voor 3,5 miljoen dollar. De verkoop werd afgerond op 14 maart 2016, met Nexstar kondigde kort daarna aan dat KCWI zijn downtown Des Moines-studio’s zou verlaten en de activiteiten zou consolideren met WOI op Westown Parkway.
Op 5 januari 2015 werd WOI opnieuw gelanceerd als Local 5. De verandering kwam als onderdeel van investeringen in het station door Nexstar, die upgrades van de studio-apparatuur van het station en de introductie van een nieuwe nieuwsstudio met een touchscreen display zagen. Het station heeft ook zijn ochtendnieuws opnieuw gelanceerd als Good Morning Iowa, en zal een grotere nadruk leggen op politieke berichtgeving en hoe verhalen “ertoe doen” voor de kijkers als onderdeel van haar algemene berichtgeving. Een week later nam het station hun tweede subkanaal, dat het moribund Live Well Network droeg, donker, zonder vervangende programmering tot augustus 2016, toen Laff lanceerde in de sleuf.
Op 3 december 2018 kondigde Nexstar aan dat het de activa van het in Chicago gevestigde Tribune Media zou verwerven – dat sinds december 2013 eigenaar is van NBC-filiaal WHO-DT (kanaal 13) – voor $ 6,4 miljard in contanten en schuld. Nexstar kan WHO-DT niet rechtstreeks of onrechtstreeks verwerven, aangezien de FCC-regels verbieden dat meer dan twee zenders in dezelfde mediamarkt, of twee of meer van de vier hoogst gewaardeerde zenders in de markt gemeenschappelijk eigendom zijn. (Bovendien kan elke poging van Nexstar om de activiteiten van WHO-DT over te nemen door middel van lokale marketing of gedeelde dienstenovereenkomsten onderworpen zijn aan regelgevende hindernissen die de voltooiing van het beoordelings- en goedkeuringsproces van de FCC en het Ministerie van Justitie voor de overname kunnen vertragen). Als zodanig zal Nexstar WHO-DT of WOI-DT moeten verkopen aan een afzonderlijke, niet-verbonden onderneming om het eigendomsconflict op te lossen. (Aangezien KCWI niet tot de top vier behoort in het totale aantal kijkers per dag en daarom niet in strijd is met de bestaande FCC-eigendomsregels voor de markt, kan dat station optioneel worden behouden door Nexstar, ongeacht of het ervoor kiest om de eigendom van WOI te behouden of WOI te verkopen om WHO te verwerven of, indien het wordt afgestoten, wordt verkocht aan de potentiële koper van WOI.)
Op 20 maart 2019, McLean, Virginia-based Tegna Inc. aangekondigd dat het WOI en KCWI van Nexstar zou kopen bij de voltooiing van de fusie, als onderdeel van de verkoop door het bedrijf van negentien Nexstar- en Tribune-operated stations aan Tegna en de E. W. Scripps Company in afzonderlijke deals ter waarde van $ 1.32 miljard dollar; het duopolie WOI/KCWI zou, samen met het zusterstation WQAD-TV in Moline, Illinois (dat Nexstar namens Tribune eveneens voornemens is af te stoten aan Tegna als onderdeel van de afsplitsingen), de eerste televisiezenders van Tegna zijn die Iowa bedienen. De verkoop werd op 19 september 2019 afgerond. Op 20 februari 2020 werd David Loving benoemd tot de nieuwe algemeen directeur en zal hij zijn taken overnemen op 2 maart 2020.