Ещё в 1934 г. директор государственного треста «Дальстрой» Э. П. Берзин дал задание провести изыскания на возможность использования энергии р. Колымы. Исследования, в которых участвовали геологи, топографы, гидрологи, подтвердили возможность строительства электростанции мощностью 146 тысяч киловатт. Но в те годы эти планы не были осуществлены.
К этому вопросу вернулись в середине 1960-х гг. Ленгидропроектом был разработан технический проект Колымской ГЭС. 3 ноября 1969 г. министр энергетики и электрификации подписал приказ о создании управления строительства «КолымаГЭСстрой», начальником которого назначен Ю. И. Фриштер, главным инженером – А. А. Серов.
В середине 1970 г. создана Дирекция ГЭС, которую возглавил В. А. Авдеев. В 1974 г. с возведения водосброса было начато строительство основных сооружений. 19 февраля 1976 г. уложен первый бетон в основные сооружения гидроузла, а уже в июне 1979 г. уложен стотысячный кубометр. В зиму 1978–1979 гг. р. Колыма была отведена в строительный тоннель, в русловом котловане сооружена цементационная галерея. К сентябрю 1980 г. водосброс был подготовлен к пропуску воды.
20 сентября вековое русло Колымы было перекрыто, и река направлена в искусственное русло, строительство которого велось в течение восьми лет и полностью было закончено в 1983 г.
18 октября 1980 г. началось наполнение водохранилища, объём которого – 14,6 куб. км, протяжённость – 150 км, глубина – свыше 100 м. Параллельно продолжалась отсыпка каменно-набросной плотины из местных материалов. Её максимальная высота – 126 м, длина по гребню – 750 м, ширина по основанию – 570 м и по гребню – 12 м.
18 февраля 1981 г. первый агрегат опробован на холостых оборотах, а 24 февраля поставлен под промышленную нагрузку, выработав 1 млн кВт/ч электроэнергии. Второй агрегат введён в строй в октябре 1982 г., третий – в октябре 1984 г., четвёртый – в октябре 1988 г., последний, пятый, агрегат пущен в сентябре 1994 г. Мощность ГЭС – 900 МВт. Это первая столь мощная гидроэлектростанция в условиях вечной мерзлоты и самая мощная ГЭС в России с подземным расположением машинного зала, а грунтовая плотина Колымской ГЭС высотой 132 м – самая высокая насыпная плотина в стране.
Гидроэлектростанция стабильно обеспечивала электроэнергией Магаданскую область и восточные улусы Республика Саха (Якутия), но только в 2006–2007 гг. удалось завершить работы по детально разработанному плану достройки в полном соответствии с проектом.
Акт о приёмке Колымской ГЭС в промышленную эксплуатацию был подписан 25 октября 2007 г. в Москве. Сегодня Колымская ГЭС входит в состав ПАО «Колымаэнерго» – дочернего общества ПАО «РусГидро». Производит около 75% электроэнергии в регионе и является основным источником энергоснабжения Магаданскои? области.
В ходе работы станции ведутся регулярные обслуживающие мероприятия, модернизация оборудования. Так, в 2016 г. была восстановлена проектная геометрия гребня и верхового откоса плотины, в 2012–2018 гг. проведён капитальный ремонт всех гидроагрегатов с заменой части оборудования. В конце 2024 г. Колымская ГЭС приступила к обновлению ключевого оборудования для передачи электроэнергии. Проект продлится до 2030 г., гарантируя надёжное электроснабжение на многие годы вперёд. В 2010 г. станции было присвоено имя руководителя её строительства и первого директора – Юрия Иосифовича Фриштера.