В 2006 г. компания Chevrolet открыла новую главу в истории модели Camaro, выставив на Детройтском автосалоне концепт её пятого поколения. Через три года, весной 2009 г., этот автомобиль с незначительными изменениями поступил в серийное производство. Его происхождение не является чисто американским: платформа GM Zeta была разработана австралийским подразделением GM (Holden), кузов спроектировал южнокорейский дизайнер Сан Юп Ли, а сборка осуществлялась на заводе в Ошаве (Канада). И всё же трудно найти более американскую машину, чем Chevrolet Camaro. Современная версия этого "пони-кара" была создана по образцу модели 1969 г., с которой её объединяют длинный капот и короткий багажник, мускулистые крылья, V-образная клетчатая решётка радиатора на всю ширину кузова и вертикальные "жабры" на задних крыльях. Параллели между прошлым и настоящим Camaro проведены и в оформлении интерьера, где используется относительно простая панель приборов с двумя утопленными круглыми датчиками в отдельных квадратных блоках, а также центральная консоль с радиоприёмником в ретро-стиле и четырьмя дополнительными приборами в прямоугольных ячейках. Тем не менее, Chevrolet Camaro является автомобилем XXI века, и это видно в каждой детали.

Chevrolet Camaro 2009-2014 гг. имела несущий стальной кузов с гидроформованными подрамниками и заднеприводную компоновку с продольным расположением двигателя спереди. Колёсная база составляла 2852 мм; вес распределялся между передней и задней осью в пропорции 52/48. Подвеска была полностью независимой, двухрычажной спереди и многорычажной сзади, на винтовых пружинах со стабилизаторами поперечной устойчивости. В стандартное оборудование входил усилитель руля с переменным отношением, дисковые тормоза с ABS на всех колёсах, система электронного контроля устойчивости StabilTrak и трэкшн-контроль. Модификации LS и LT оснащались 3.6-литровым двигателем V6 LLT с изменяемыми фазами газораспределения и прямым впрыском, мощностью 304 л.с. На Camaro SS ставился 6.2-литровый нижневальный (OHV) алюминиевый мотор V8 LS3 мощностью 426 л.с. в комплекте с 6-ступенчатой механической коробкой передач. Он был доступен и с 6-ступенчатой автоматической трансмиссией 6L80, но в дефорсированном варианте L99 мощностью 400 л.с. с системой отключения половины цилиндров Active Fuel Management. В пакет SS также входили усиленная подвеска с меньшим дорожным просветом, тормоза с алюминиевыми суппортами Brembo и алюминиевые диски с шинами Pirelli PZero P245/45 ZR20 спереди и P275/40 ZR20 сзади. Для версий LT и SS предлагался пакет внешней отделки RS, который включал HID-фары с интегрированными галогеновыми кольцами, задний спойлер, специальные диски и особые варианты окраски.

За первый год производства было продано 61648 единиц Chevrolet Camaro, все - с кузовом купе, потому что кабриолет был выпущен только в январе 2011 г. С 2011 г. модель стала доступна и на европейском рынке, с изменёнными задними фонарями и увеличенными зеркалами заднего вида. В 2012 г. Camaro получила новый базовый мотор - 3.6-литровый V6 LFX мощностью 323 л.с. В 2013 г. появилась возможность заказать для Camaro SS пакет производительности 1LE, в который входили 6-ступенчатая механическая коробка передач TR6060/MM6, дифференциал повышенного трения с отношением 3,91:1, более прочные стабилизаторы поперечной устойчивости, легкосплавные диски с шинами Goodyear Eagle Supercar 285/35 ZR20, матовый чёрный капот, чёрный передний сплиттер и задний спойлер.

В пятом поколении для Chevrolet Camaro предлагалось рекордное количество ограниченных серий: Transformers (2010), Synergy (2010-2011), Neiman Marcus (2011), 45th Anniversary (2012), COPO (2012-2013), Hot Wheels (2013) и др., не считая многочисленных концептов для выставки SEMA. Кроме того, Camaro SS дважды (в 2010 и 2011 гг.) становилась пейс-каром гонки Индианаполис-500.

Для 2014-го модельного года компания Chevrolet обновила дизайн Camaro, не меняя внутреннего оснащения. Спереди автомобиль получил более узкие решётку радиатора и фары, широкий воздухозаборник в бампере и квадратные ячейки для противотуманных фар, сзади - увеличенный диффузор и двойные прямоугольные фонари в единых блоках. У Camaro SS появился функциональный воздухозаборник на капоте, выделенный чёрным цветом. В список опций вошли спортивные сиденья Recaro с замшевыми вставками из микрофибры. Следующая модернизация с заменой платформы произошла в 2016 г., к тому моменту было выпущено почти 500000 единиц Chevrolet Camaro пятого поколения. 

ZL1 - самая быстрая, мощная и технически продвинутая модификация в линейке Chevrolet Camaro. Представленная в 2011 г. на автосалоне в Чикаго, она была названа в честь muscle-кара Camaro ZL-1, выпущенного в 1969 г. в количестве 69 единиц. Специально для ZL1 компания разработала 6.2-литровый компрессорный двигатель V8 LSA мощностью 580 л.с. Под него были настроены обе доступные трансмиссии: 6-ступенчатая механическая TR6060 и 6-ступенчатая автоматическая 6L90 с тремя режимами работы (Drive/Sport/Manual). В стандартную комплектацию вошла регулируемая подвеска Magnetic Ride Control и позаимствованная у Corvette ZR1 система Performance Traction Management (PTM), настраивающая тягу, степень демпфирования и устойчивость в поворотах в соответствии с запросами водителя. Автомобиль также был оснащён тормозами Brembo с 6-поршневыми суппортами спереди и 4-поршневыми сзади, 20-дюймовыми коваными алюминиевыми колёсами с шинами Goodyear Eagle F1 Supercar 285/35 ZR20 спереди и 305/35 ZR20 сзади, улучшенной системой охлаждения двигателя и трансмиссии, увеличенными воздухозаборниками на капоте и в переднем бампере и передним сплиттером.

Chevrolet Camaro Z28 дебютировала на Нью-Йоркском автосалоне 2013 г. и поступила в продажу в 2014 г., заполнив промежуток между модификациями Camaro SS и Camaro ZL1. В отличие от ZL1, она была ориентирована не на максимальную производительность, а на оптимальный баланс мощности, веса и аэродинамики, необходимый для достижения хороших результатов на треке. Именно поэтому Camaro Z28 получила атмосферный двигатель V8 LS7 от Corvette, собранный вручную, объёмом 7011 см3 и мощностью 505 л.с. Он имел алюминиевый блок и головки, титановые шатуны и впускные клапаны, коленчатый вал из кованой стали, гоночную индукционную систему с большим воздушным фильтром K & N, систему смазки с сухим картером и двухрежимную выхлопную систему с трубами большого диаметра. Этот мотор был доступен только с 6-ступенчатой механической коробкой передач Tremec TR6060 и дифференциалом повышенного трения с винтовой зубчатой главной передачей с отношением 3.91:1. В комплектацию также входили карбон-керамические дисковые тормоза Brembo диаметром 394 мм спереди и 390 мм сзади, соответственно с 6-поршневыми и 4-поршневыми суппортами, усиленная подвеска с регулируемыми амортизаторами, оборудованными золотниковыми клапанами, и облегчённые кованые алюминиевые колёса чёрного цвета с шинами Pirelli PZero Trofeo R 305/30 ZR19. Пакет улучшений аэродинамики включал передний сплиттер, боковые молдинги, функциональный диффузор и увеличенный задний спойлер. Салон, окрашенный в матовый металлик Octane, был оснащён стандартными сиденьями Recaro.