Проекты «обуздания» реки Свирь возникли еще в дореволюционные годы. В 1916 г. инженер В.Д. Никольский рассчитал запасы водной силы реки Свирь, что позволило разработать проект сооружения на Свири двух электростанций и регулирующей плотины. Однако само строительство Нижне-Свирской ГЭС начал русский инженер Генрих Графтио лишь десять лет спустя, вслед за первенцем ГОЭЛРО — Волховской ГЭС. Закладка станции на Свири состоялась 19 октября 1927 г. 

Нижне-Свирская ГЭС стала первым в мировой практике крупным гидротехническим сооружением, возведенным на слабых грунтах — девонской глине. А Свирь — первой рекой, перекрытой при строительстве ГЭС по способу профессора С.В. Избаша путем наброски камня в текущую реку. Постройка ГЭС и шлюза улучшила  судоходство на порожистой Свири — одном из самых протяженных участков Волго-Балтийской водной системы. 

Первый гидроагрегат станции был пущен в эксплуатацию 19 декабря 1933 г. Через год второй и третий гидроагрегаты набрали полную мощность, а в 1935 г. специалисты установили последнюю турбину. Поворотно-лопастные турбины большей — по сравнению со шведскими ASEA на Волховской ГЭС — мощности были изготовлены Ленинградским Металлическим заводом.

В сентябре 1941 г. Нижне-Свирская ГЭС была захвачена: оборудование частично демонтировано, большей частью разрушено. Восстановление станции началось в 1944 г., а через 4 года станция снова заработала на полную мощность в 100 тыс. кВт.