Чиркейская ГЭС расположена в узком каньоне реки Сулак глубиной 200 м. Из-за сложных условий горной местности проект станции неоднократно дорабатывался. Чтобы минимизировать врезку в скальные борта ущелья, генеральный проектировщик – институт Ленгидропроект – предложил двухрядное расположение гидроагрегатов, что сократило длину здания машинного зала вдвое. В 1962 году Совет министров СССР утвердил вариант компоновки с арочной плотиной. Высотой 232,5 метра она является самой высокой бетонной арочной плотиной в России.

Из-за мощного землетрясения, произошедшего 14 мая 1970 года, пришлось приостановить стройку на полгода, чтобы очистить склоны и подъезды от осыпавшихся камней.

7 августа 1974 года началось заполнение Чиркейского водохранилища, а в День энергетика первый агрегат станции поставили под промышленную нагрузку. Второй и третий агрегаты пустили в конце 1975 года, четвертый – в 1976-м.

В настоящее время гидроэлектростанция проходит масштабную реконструкцию в рамках Программы комплексной модернизации РусГидро. Она предполагает замену всех четырех гидроагрегатов, силовых блочных трансформаторов и обновление ОРУ 330 кВ с заменой оборудования.

В 2024 году специалисты Гидроремонта-ВКК приступили к обновлению гидроагрегата №2. Уже выполнены сборка рабочего колеса и вала новой турбины, смонтирован корпус статора и ротор гидрогенератора на монтажной площадке. До конца года будет выведен в реконструкцию гидроагрегат №3, смонтирована и налажена защита трансформатора Т-2, проведены наладочные работы и высоковольтные испытания смонтированного оборудования ОРУ 330 кВ.

К проекту реконструкции привлечены ведущие российские компании. Новые гидроагрегаты изготавливают «Силовые машины». Конструкция нового оборудования претерпит изменения: рабочее колесо ГА вместо 17 лопастей будет иметь 15, количество лопаток направляющего аппарата сократится с 24 до 20 штук. Благодаря этому расход воды через гидроагрегаты увеличится с 168 до 173 м3/с.

Работы по реконструкции продлятся до 2027 года. В результате мощность станции увеличится на 10% и составит 1100 МВт. Это будет достигнуто за счет конструктивных изменений узлов гидротурбины, пересчета расчетного напора с 170 до 175 м, увеличения диаметра гидрогенератора с 930 см до 995 см.