Este documento explora el potencial de la Industria 5.0 para impulsar la transición social hacia una economía circular. Nos enfocamos en el papel estratégico de la logística inversa en este contexto, subrayando su importancia en la optimización del uso de recursos, la reducción de desechos y la mejora de patrones de producción y consumo sostenibles. Adoptar prácticas industriales sostenibles es fundamental para abordar los desafíos ambientales globales. La Industria 5.0 ofrece oportunidades para lograr estos objetivos, particularmente a través de la mejora de los procesos de logística inversa. Proponemos una metodología integrada que combina regresión logística binaria y árboles de decisión para predecir y optimizar los flujos y redes de logística inversa dentro del marco de la Industria 5.0. La metodología demuestra un modelado cuantitativo efectivo de los predictores influyentes en la logística inversa y proporciona un marco estructurado para entender sus interrelaciones. Produce información útil que mejora los procesos de toma de decisiones en la gestión de la cadena de suministro. La metodología apoya la integración de tecnologías avanzadas y enfoques centrados en el ser humano en la logística inversa industrial, mejorando así la sostenibilidad de los recursos, la innovación sistémica y contribuyendo a los objetivos más amplios de una economía circular. La investigación futura debería explorar la escalabilidad de esta metodología en diferentes sectores industriales y su integración con otras tecnologías de la Industria 5.0. Será necesario un continuo perfeccionamiento y adaptación de la metodología para mantener el ritmo con el paisaje en evolución de la sostenibilidad industrial.