Является третьей ступенью Ангарского каскада ГЭС,после Иркутской и Братской ГЭС
В 1959 Московский государственный институт проектирования электростанций и подстанций основал в с. Невон Ангарскую комплексно-изыскательскую партию для изучения термического режима Ангары, направления будущих линий высоковольтных передач. В сентябре 1960 Государственная комиссия приняла решение: признать наиболее целесообразным местом для возведения Усть-Илимского гидроузла створ в 20 км ниже устья р. Илим, на Ангаре, у скалистого Толстого мыса.
Постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 8 июня 1962 года было определено начало строительства и установленная мощность. 22 августа 1962 года был издан приказ о начале подготовительных работ по строительству Усть-Илимской ГЭС.
В соответствии с проектом строительство Усть-Илимской ГЭС было разбито на два этапа. Первый — выполнение подготовительных работ — составил пять лет: с 1963 по 1967. За это время была освоена строительная площадка на левом берегу Ангары, подсобные производственные предприятия: бетонные, арматурные заводы, авторемонтные мастерские, поселок гидростроителей, проложена линия электропередачи Братск-Усть-Илимск. В июне 1966 был открыт сквозной постоянный проезд по автодороге от Братска до будущей Усть-Илимской ГЭС. В марте 1966начались работы на основных сооружениях гидроузла. Эта дата считается официальным началом строительства ГЭС. В феврале 1967 было произведено первое перекрытие Ангары. С 1968 строители приступили к сооружению основных объектов гидроэлектростанции. Начался второй этап строительства, продолжавшийся семь лет: с 1968 по 1974 год.
22 апреля 1968 в плотину ГЭС уложили первый кубометр бетона. Второе перекрытие русла Ангары было произведено 13 августа 1969. 3 октября 1974 началось заполнение Усть-Илимского водохранилища, оно продолжалось до 1977. Первый агрегат ГЭС дал промышленный ток 28 декабря 1974, а 20 мая 1975гидроэлектростанция выработала свой первый миллиард кВт·ч электроэнергии. В 1975—1977 вводилось ежегодно по 4 агрегата. 25 октября 1977 с пуском 15-го агрегата Усть-Илимская ГЭС была запущена на полную мощность первой очереди — 3600 МВт. В октябре 1978 гидроэлектростанция выработала 50 млрд кВт⋅ч электроэнергии. В конце марта 1979 был включён в сеть последний — шестнадцатый агрегат станции. В декабре 1980 года ГЭС сдана в промышленную эксплуатацию.
В 2010 году зафиксирована выработка 700 млрд кВт⋅ч.
