История строительства Чебоксарской ГЭС берет свое начало в 1931 г., когда впервые была выдвинута идея создания каскада гидроузлов на Волге и Каме (так называемый проект «Большая Волга»). Проблему возведения гидроузлов исследовали специалисты Бюро Большой Волги под руководством профессора А.В. Чаплыгина. Согласно технической схеме реконструкции рек, рассмотренной на специальной сессии Академии наук СССР, предполагалось проложить глубоководный путь, соединяющий Каспийское, Черное, Балтийское и Белое моря, и возвести на его протяжении десять гидроузлов. В довоенный период были построены лишь три из них: Иваньковский, Угличский и Рыбинский. В процессе доработки проекта Большой Волги менялось количество ГЭС, их мощность, расположение створов, однако во всех вариантах неизменно присутствовал Чебоксарский гидроузел.
В 1950-е гг. институт «Гидроэнергопроект» разработал проектное задание на строительство Чебоксарской ГЭС в Пихтулинском створе (в 4 км от г. Чебоксары). На основании проектного задания в 1959 г. распоряжением Совета Министров РСФСР было запрещено новое строительство в зоне будущего Чебоксарского водохранилища.
В 1960 году проектирование будущей ГЭС было поручено Куйбышевскому филиалу Гидропроекта (КФГ), специалисты которого постановили, что выбор створа, компоновка основных сооружений ГЭС и отметка уровня водохранилища требуют корректировки. Согласно поправкам к проекту, внесенным в 1963 году, размещение основных сооружений ГЭС планировалось в Ельниковском створе (в 11 км ниже Чебоксар), отметка верхнего бьефа определялась равной 68 м, в здании ГЭС предполагалось установка 32 горизонтальных капсульных агрегата мощностью 51,2 МВт каждый. В дальнейшем от горизонтальных гидроагрегатов решили отказаться в пользу вертикальных.
На сегодняшний день Чебоксарская ГЭС ежегодно вырабатывает свыше 2 миллиардов киловатт-часов электроэнергии.