WOI-TV ging am 21. Februar 1950 auf Sendung. Es war der zweite Fernsehsender in Iowa (nach WOC-TV, jetzt KWQC-TV, in Davenport) und der erste in der Gegend von Des Moines. Ursprünglich auf Kanal 4, wechselte er 1952 auf Kanal 5. In den ersten Jahren des Senders wurden Programme von ABC, CBS, NBC und dem DuMont Network ausgestrahlt, wobei der Sender hauptsächlich von CBS betrieben wurde. NBC verschwand aus dem Programm, als WHO-TV (Kanal 13) 1954 dazukam, und CBS verschwand, als KRNT-TV (Kanal 8, jetzt KCCI) 1955 dazukam, da KRNT-Radio seit langem mit CBS-Radio verbunden war, so dass Kanal 5 eine exklusive ABC-Filiale blieb. In den späten 1950er Jahren war der Sender auch kurzzeitig mit dem NTA Film Network verbunden.
WOI-TV war ursprünglich im Besitz der Iowa State University in Ames, zusammen mit den nicht-kommerziellen WOI-Radiosendern (AM 640 und FM 90.1), was ihn zum ersten kommerziellen Fernsehsender in den USA machte, der im Besitz eines großen Colleges war (heute sind nur zwei kommerzielle Fernsehsender im Besitz von öffentlichen Universitäten: KOMU-TV in Columbia, Missouri und WVUA-CD/WVUA in Tuscaloosa, Alabama). Als solcher trug er von Anfang an einige Bildungsprogramme, bis die Des Moines Public Schools 1959 KDPS-TV (Kanal 11, heute KDIN-TV) unter Vertrag nahmen. Die Anlaufkosten für WOI-TV wurden von den restlichen Geldern eines Bundeszuschusses bezahlt, der der Universität für die Arbeit am Manhattan-Projekt gewährt wurde. Die Einrichtungen von WOI wurden von der Universität genutzt, um Vorlesungen per Satellit zu übertragen.
Am 17. Juni 1992 stimmte das Board of Regents von Iowa für den Verkauf von WOI-TV an die Capital Communications Company, ein Joint Venture zwischen Citadel Communications (nicht verwandt mit dem Eigentümer des Radiosenders Citadel Broadcasting) und der Lynch Corporation aus Connecticut – für 14 Millionen Dollar. Das Board of Regents sah sich sofort mit einer Klage konfrontiert, die von „Iowans for WOI-TV, Inc.“ eingereicht wurde, die sich gegen den Verkauf aussprachen und argumentierten, dass der Sender ein Gewinn für die Universität sei. Am 1. März 1994 wurde WOI-TV schließlich verkauft, während die Universität die WOI-Radiosender behielt. Capital verlegte die Studios von WOI-TV später im selben Jahr an einen temporären Standort in Des Moines. Im Jahr 1998 zog WOI-TV in die heutigen Studios.
WOI-TV war die Heimat von Amerikas am längsten laufender lokaler Kindersendung, The Magic Window. Die Sendung lief ununterbrochen von 1951 bis 1994. Die ursprüngliche Moderatorin (1951-1953) war Joy (Ringham) Munn. Der Produzent Dick Hartzell (Ford Foundation Experimental Programming Development) hatte zwei kleine Kinder und war besorgt über den Mangel an guten Programmen für Kinder. Hartzell bat Joy, ihm bei der Planung eines Bastelteils für ein neues Programm zu helfen, und besetzte sie bald als Moderatorin von The Magic Window. Später wurde es die letzten 40 Jahre von Betty Lou Varnum moderiert.
Im August 2011 produzierte der Komiker Stephen Colbert über seinen „Colbert Super PAC“ eine Reihe von politischen Fernsehspots, die in Iowa liefen und die Iowaner dazu ermutigten, beim Ames Straw Poll 2011 für den texanischen Gouverneur Rick Perry als republikanischen Kandidaten für die Präsidentschaftswahl 2012 zu stimmen. Die Anzeigen forderten die Wähler auf, die Stimme für einen Write-in-Kandidaten abzugeben, indem sie Perrys Nachnamen „PArry“ buchstabieren, „mit einem ‚A‘ für IowA und Amerika.“ Somit wäre „Rick PArry,“ ein fiktiver Kandidat. Sowohl KCCI als auch WHO stimmten zu, die Anzeigen zu schalten, während WOI dies nicht tat, mit der Begründung, dass sie die Anzeigen als „verwirrend für die Zuschauer“ betrachteten. Colbert reagierte, indem er den Sender in der Folge vom 11. August seiner Comedy Central Show The Colbert Report im nationalen Fernsehen herausforderte und behauptete, dass die Führungskräfte des Senders „in ihren elfenbeinernen Maissilos sitzen und Puppenspieler mit der nationalen Politik spielen.“ In der Folge vom 15. August entschuldigte sich Colbert bei WOI-Geschäftsführer/Citadel-Präsident Ray Cole für seine Tirade. Er fuhr fort, den Sender herauszufordern, den er während der ganzen Saga sarkastisch „Des Moines‘ News Leader“ nannte, um die genaue Anzahl der Briefwahlstimmen für „Rick PArry“ bei der Strohhalmumfrage herauszufinden und forderte das gesamte wöchentliche Moderatorenteam und die unerschrockene Nachwuchsreporterin Katie Eastman auf, dies zu tun. GOP-Offizielle haben diese Informationen nicht veröffentlicht und haben auch nicht vor, dies zu tun. Laut den Einreichungen bei der Federal Elections Commission spendete WOI-DT später 1170 Dollar an den Colbert Super PAC.
ABC 5 früheres „Kreis 5“-Logo, das bis 2015 verwendet wurde.
Am 16. September 2013 gab Citadel bekannt, dass sie WOI-DT zusammen mit KCAU-TV in Sioux City und WHBF-TV in Rock Island, Illinois, für 88 Millionen Dollar an die Nexstar Broadcasting Group verkaufen würden. Nexstar übernahm sofort den Betrieb des Senders durch einen Zeitmaklervertrag. Der Deal folgte auf die Entscheidung von Citadel-Gründer und CEO Phil Lombardo, „langsamer zu machen“, sowie auf den Wunsch von Lynch Entertainment, sich von seinen Beteiligungen an WOI und WHBF zu trennen. Der Verkauf wurde am 13. März 2014 abgeschlossen. Der Deal vereinte WOI mit zwei seiner ehemaligen Citadel-Schwesterstationen, WIVT in Binghamton, New York und WVNY in Burlington, Vermont. Am 4. November 2014 gab Nexstar dann bekannt, dass es auch den CW-Ableger KCWI von Pappas Telecasting für 3,5 Millionen Dollar kaufen würde. Der Verkauf wurde am 14. März 2016 abgeschlossen, wobei Nexstar kurz darauf ankündigte, dass KCWI seine Studios in der Innenstadt von Des Moines verlassen und den Betrieb mit WOI am Westown Parkway zusammenlegen würde.
Am 5. Januar 2015 wurde WOI als Local 5 neu gestartet. Die Änderung erfolgte im Rahmen der Investitionen von Nexstar in den Sender, die eine Aufrüstung der Studiotechnik und die Einführung eines neuen Nachrichtenstudios mit Touchscreen-Display beinhalteten. Der Sender führte auch seine Morgennachrichten als Good Morning Iowa neu ein und wird einen größeren Schwerpunkt auf die politische Berichterstattung legen und darauf, wie wichtig die Geschichten für die Zuschauer im Rahmen der Gesamtberichterstattung sind. Eine Woche später nahm der Sender seinen zweiten Unterkanal, der das moribunde Live Well Network trug, dunkel, ohne Ersatzprogrammierung bis August 2016, als Laff in dem Slot startete.
Am 3. Dezember 2018 gab Nexstar bekannt, dass es die Vermögenswerte der in Chicago ansässigen Tribune Media – die seit Dezember 2013 im Besitz des NBC-Tochterunternehmens WHO-DT (Kanal 13) ist – für 6,4 Milliarden US-Dollar in bar und Schulden erwerben würde. Nexstar kann WHO-DT weder direkt noch indirekt erwerben, da die FCC-Bestimmungen den gemeinsamen Besitz von mehr als zwei Sendern im selben Medienmarkt oder von zwei oder mehr der vier Sender mit den höchsten Einschaltquoten im Markt verbieten. (Darüber hinaus kann jeder Versuch von Nexstar, den Betrieb von WHO-DT durch lokale Marketing- oder Shared-Services-Vereinbarungen zu übernehmen, regulatorischen Hürden unterliegen, die den Abschluss des Prüfungs- und Genehmigungsverfahrens für die Übernahme durch die FCC und das Justizministerium verzögern könnten). Nexstar wird daher entweder WHO-DT oder WOI-DT an ein separates, unabhängiges Unternehmen verkaufen müssen, um den Eigentümerkonflikt zu lösen. (Da KCWI nicht zu den vier größten Sendern in Bezug auf die Gesamtzuschauerzahl pro Tag gehört und daher nicht mit den bestehenden FCC-Besitzregeln für den Markt in Konflikt steht, kann dieser Sender optional von Nexstar beibehalten werden, unabhängig davon, ob es sich entscheidet, den Besitz von WOI zu behalten oder WOI zu verkaufen, um WHO zu erwerben, oder, sollte es veräußert werden, an den potenziellen Käufer von WOI verkauft zu werden.)
Am 20. März 2019 kündigte die in McLean, Virginia, ansässige Tegna Inc. bekannt, dass es WOI und KCWI von Nexstar nach Vollzug des Zusammenschlusses kaufen würde, als Teil des Verkaufs von neunzehn von Nexstar und Tribune betriebenen Sendern an Tegna und die E. W. Scripps Company in separaten Deals im Wert von $1.32 Milliarden Dollar; das WOI/KCWI-Duopol würde zusammen mit dem Schwestersender WQAD-TV aus Moline, Illinois (den Nexstar im Namen von Tribune ebenfalls an Tegna als Teil der Ausgliederung veräußern will), die ersten Fernsehsender von Tegna in Iowa markieren. Der Verkauf wurde am 19. September 2019 abgeschlossen. Am 20. Februar 2020 wurde David Loving zum neuen General Manager ernannt und wird seine Aufgaben am 2. März 2020 übernehmen.