Комплексное освоение гидроэнергетических ресурсов Волги началось в 1930-х годах. В 1935 году было принято решение о строительстве гидроузлов в районе Углича и Рыбинска. 15 октября 1939 года строители ГЭС перекрыли Волгу и начали намыв земляной плотины. Первый гидроагрегат Угличской ГЭС был пущен 8 декабря 1940 года, второй – в марте 1941-го, мощность станции составляла 110 МВт. На тот момент она была второй по мощности действующей гидроэлектростанцией СССР, уступая только Днепрогэсу. Оригинальные инженерные решения, примененные при строительстве станции, легли в основу проектирования более крупных гидроузлов на Волге.

За годы Великой Отечественной войны Угличская ГЭС выдала в московскую энергосистему 1 млрд кВт·ч электро­энергии для заводов, фабрик и других важнейших объектов. А через шлюз Угличского гидроузла прошли миллионы тонн военных и народно-хозяйственных грузов.

Уникальный архитектурный комплекс Угличской ГЭС, выполненный в стиле сталинского ампира, – одна из главных достопримечательностей Волги. Проекты фасадов и интерьеров были разработаны архитектурной мастерской Волгостроя под руководством главного архитектора В. М. Перлина.

Сегодня ГЭС работает в пиковой части графика нагрузки энергосистемы Центра. Угличское водохранилище активно используется в интересах водного транспорта. После замены гидроагрегата в 2011 году мощность станции увеличилась на 10 МВт.