В середине 70-х годов вместе со строительством Усть-Илимской ГЭС, строительством первых домов города был забиты первые сваи под фундамент главного корпуса и вспомогательных сооружений Усть-Илимской теплоэлектроцентрали, которая стала основой для развития инфраструктуры и коммуникаций в растущем молодом городе и являлась первоочередным объектом в строящемся лесопромышленном комплексе, как основной источник тепла.
В 1975 году было завершено строительство 180-метровой дымовой трубы. В марте 1976 года ТЭЦ, входившая в состав ЛПК, была предана в РЭУ «Иркутскэнерго» и стала частью энергосистемы Сибири. 23 ноября 1978 года первый энергоблок включен под промышленную нагрузку. 26 декабря 1978 года (эта дата считается годом рождения ТЭЦ) был подписан Акт государственной комиссии о вводе в эксплуатацию первого турбогенератора и котлоагрегата Усть-Илимской ТЭЦ. В 1984 году принята в эксплуатацию вторая дымовая труба высотой 250 метров.
С 1999 года в состав Усть-Илимской ТЭЦ вошли левобережные тепловые сети протяженностью более 70 км. В составе РТС находятся шесть электрокотельных разной мощности, осуществляющие теплоснабжение промышленных предприятий и населения левобережной части города.
2002 год стал знаковым годом для ТЭЦ, которая пережила второе рождение, приступив к промышленному сжиганию непроектного каменного угля Жеронского месторождения. Началась реконструкция котлоагрегатов для обеспечения сжигания другого вида топлива. Выработка электроэнергии в год составила 850638 тыс. кВт/ч, отпуск тепловой энергии – 2507 тыс. Гкал.
С ноября 2005 года ОАО «Иркутскэнерго» были приняты в аренду, а с 2008 года приобретены в собственность все объекты систем тепло-водоснабжения, сбора и очистки сточных вод города.
Усть-Илимская ТЭЦ является одной из лучших в энергосистеме России. В настоящее время предприятие – одно из крупнейших тепловых узлов в составе ОАО «Иркутскэнерго», включающих в себя 6 цехов электростанции, 2 химических лаборатории, 2 участка тепловых сетей, район водоснабжения и канализации, и другие подразделения, обеспечивающие деятельность станции.
22 декабря 2008 года Усть-Илимская ТЭЦ отметила своё 30-летие со дня ввода в эксплуатацию.