Monet kansainväliset yhtiöt olivat kiinnostuneita 1800-luvun lopulla Vuoksen koskien vesivoiman hyödyntämisestä. Suomen senaatti ei kuitenkaan myöntänyt hakijoille toimilupia, sillä vesivoiman käyttöönotosta haluttiin tehdä lisäselvityksiä.

Venäjän sotaisat tapahtumat ennen vuoden 1917 vallankumousta lykkäsivät koskivoiman hyödyntämisen valmistelutyötä. Suomen itsenäistymisen jälkeen aika alkoi olla kuitenkin kypsä vesivoimavarojen entistä tehokkaammalle käyttöönotolle. Vuoden 1917 lopulla Suomen valtiojohto asetti koskivoimakomitean valmistelemaan toimenpiteitä kotimaisen vesivoiman käytön edistämiseksi.

Koskivoimakomitea tarttui ripeästi toimeen ja esitti valtion voimalaitosten rakentamista Anjalankoskeen ja Imatran koskeen. Eduskunta myönsi maaliskuussa 1921 määrärahan näille hankkeille ja saman vuoden syksynä rakennustyömaa alkoi nousta Imatralle.

Imatran voimalaitoksen rakennustyöt aloitettiin vuonna 1922. Parhaimmillaan Imatralla oli töissä lähes 1000 henkeä. Erityisesti padon rakentamiseen liittyneet maansiirto- ja louhintatyöt vaativat runsaasti työvoimaa sekä kalustoa. Samoihin aikoihin ryhdyttiin rakentamaan myös voimansiirtoverkkoa sekä muuntoasemia Imatran voimalaitoksesta saatavan sähkön siirtoa varten.

Mittavien rakennustöiden jälkeen voimalaitoksen ensimmäinen koneisto käynnistettiin vuonna 1928 ja varsinainen sähkön toimitus pääsi käyntiin alkuvuodesta 1929. Samana vuonna Imatran voimalaitos vihittiin virallisesti käyttöön. Seuraavana vuonna voimalaitoksessa oli käytössä jo neljä koneistoa. Voimalaitoksen ja sähkönsiirtoverkkojen laajentaminen oli tuolloin jatkuvasti esillä, sillä sähköenergian kulutus oli kasvussa, ja kansallinen energiahuolto haluttiin järjestää mahdollisimman toimivasti.

Vuonna 1932 valtioneuvosto esitti, että Imatran voimalaitoksen toiminta osakeyhtiönä mahdollistaisi energiahuoltotehtävien paremman hoitamisen liiketaloudellisten vaatimusten mukaisesti. Samana vuonna perustettiin Imatran Voima Osakeyhtiö, jolle luovutettiin Imatran voimalaitos ja siihen liittyvä voimansiirtoverkko muuntoasemineen. Osakeyhtiön hallintoneuvosto valitsi Imatran Voiman toimitusjohtajaksi Imatran voimalaitoksen silloisen pääjohtajan Hugo Malmin.

Imatran Voima laajensi 1930-luvulla suunnitelmallisesti Imatran voimalaitosta sekä voimansiirtoverkon kattavuutta. Myös fuusioituminen muiden Vuoksen vesivoimaa hyödyntävien yhtiöiden kanssa vahvisti Imatran Voiman asemaa kansallisena energiantoimittajana. Marraskuussa 1937 Imatran voimalaitoksen kuudes koneisto valmistui. Yhtiö aloitti tuolloin myös selvitystyön vesivoiman hyödyntämisestä Oulujoella.

Selvitystyö keskeytyi toisen maailmansodan syttyessä. Sotien aikana myös Imatran voimalaitos oli ilmahyökkäysten kohteena. Voimalaitos kärsi pommituksissa vaurioita, mutta sen toimintakyky palautettiin nopeasti takaisin, jotta sähkönjakeluun ei tullut pidempiaikaisia häiriöitä.

Sotien jälkeinen tilanne edellytti Imatran voimalaitoksen tehokkuuden lisäämistä. Lähes kolmannes rakennetusta vesivoimasta oli menetetty alueluovutusten mukana. Sähköntuotantoon oli tullut merkittävä vajaus, ja energiankulutus oli kasvussa sotien jälkeisessä jälleenrakennusvaiheessa. Imatran voimalaitoksella aloitettiinkin seitsemännen koneiston rakentaminen tammikuussa 1947. Uusi koneisto valmistui vuonna 1951, ja se kytkettiin valtakunnanverkkoon. Laajennus vahvisti Imatran voimalaitoksen asemaa Suomen suurimpana vesivoimalaitoksena.

Imatran Voima Oy ryhtyi laajentamaan systemaattisesti toimintaansa sähkön- ja lämmöntuotannossa. Yhtiön omistukseen siirtyi 1950- ja 60-luvuilla joukko muita voimalaitoksia, joista merkittävimpiä olivat Oulujoen vesivoimalaitokset sekä Inkoon ja Naantalin hiilivoimalaitokset. Lisäksi yhtiö aloitti kansainvälisen selvitystyön ydinvoiman käyttöönoton mahdollisuuksista Suomessa. Myöhemmin 1970-luvun lopulla Imatran Voima rakennutti Loviisan ydinvoimalaitoksen.

Vuonna 1998 Imatran Voima Oy yhdistyi Neste Oy:n kanssa. Uuden energia-alan suuryhtiön nimeksi tuli Fortum Oy. Fortumin toiminta kohdistuu sähkön sekä lämmön tuotantoon, myyntiin, jakeluun sekä voimalaitosten käyttö- ja kunnossapitopalveluihin. Nykyisin Fortumille kuuluvan Imatran vesivoimalaitoksen energiatuotanto on noin 1 miljardi kWh vuodessa. Voimalaitos ja sen historiallinen näyttely ovat avoinna yleisölle kesällä päivittäin.