Изучение гидроресурсов Западного Урала началось еще в годы первых пятилеток, а особенно интенсивно проектные работы велись во время Великой Отечественной войны и в послевоенное время. Расположение гидроузлов определялось с учетом наиболее полного использования водотока рек на всем их протяжении, устанавливалась комплексность гидротехнических сооружений с учетом потребностей энергетики, транспорта, рыболовства и других хозяйственных нужд, решался ряд экономических и технических проблем.
Исследованиями была установлена возможность постройки на Каме и ее притоках более 30 средних и трех крупных ГЭС. Работы над проектом КамГЭСстроя начались в марте 1933 г., а уже через полгода было принято решение о возведении на берегах Камы поселка гидростроителей. Старт строительству был дан в декабре 1934 г., однако темпы со временем замедлялись. В 1937 году работы прекратились в связи со сложностью геологических условий в районе Камской ГЭС. Указывалось, что под створом плотины, на сравнительно небольшой глубине, залегают гипсоносные породы, которые могут вымываться фильтрационными водами, что опасно для гидротехнических сооружений.
По проекту 1937 года предполагалось установить 7 агрегатов мощностью по 72 тысячи киловатт каждый. Предусматривалось установить такие же турбины, как на Рыбинской ГЭС. Для установки их нужно было углубиться в дно реки на 23 метра. Но вызывала сомнение надежность гипсоносных грунтов, из которых при просачивании (фильтрации) воды может вымываться гипс. Образовались бы пустоты, опасные для устойчивости гидросооружения.
По проекту 1937 года гидроузел включал в себя: электростанцию длиною 254 метра, водосливную плотину — 95 метров и парный однокамерный шлюз. Все это по объемам работ достигало значительной величины: по бетону — 2 миллиона 400 тысяч кубометров, по земле — 20 миллионов кубометров и по скальным выемкам — 28 миллионов кубометров.
В ноябре 1937 года последовал приказ Народного комиссариата тяжелой промышленности о консервации строительства.
В 1941 г., работая над схемой использования Волги, управление Большой Волги Гидроэнергопроекта пришло к выводу, что первоочередным проектом из всех гидроузлов на Волге и Каме является гидроэлектростанция у г. Перми. Получив указания о продолжении работ по улучшению проекта Камской ГЭС, проектировщики «Большой Волги» решили расположить сооружения станции и водосливной плотины на песчано-глинистой свите (ваппах).
Коллектив инженеров во главе с профессором Б.К. Александровым создал весьма оригинальный проект гидростанции, являющийся наилучшим выходом из затруднений, возникших из-за неблагоприятных геологических условий створа гидроузла. В основу проекта был положен отказ от заглубления электростанции в загипсованные грунты, что позволило разместить агрегаты внутри тела водосливной плотины и отказаться от мерзлотной завесы. Технический проект ГЭС был утвержден в 1948 г.
Работы по строительству Камского гидроузла развернулись после войны. Сооружению Камского гидроузла придавалось большое значение. Но прежде чем строители всерьез взялись за сооружение гидроузла, рядом с будущей строительной площадкой развернулись обширные подготовительные работы: строительство линий электропередач и подстанций, автомобильных и железных дорог. Начал строиться лесокомбинат и бетонный завод. Юрты и временные бараки заменяло комфортабельное жилье. Для будущей армии рабочих строились дома, школы, кинотеатр, магазины, бани, детские сады. Бывшая деревня Гайва превращалась в городской район с развитой инфраструктурой. Камскую ГЭС строила вся страна. Непрерывным потоком шли на стройку машины, строительные механизмы, металл, цемент, лес, сотни тысяч вагонов с материалами и оборудованием. Из сотни городов Советского Союза на ГЭС ехали специалисты, комсомольцы, добровольцы-романтики.
Первые 2 агрегата электростанции дали промышленный ток 18 сентября 1954 года. Строительство Камской ГЭС было в основном завершено в 1956 году, ряд работ проводились позже. 25 мая 1956 г. на Камской ГЭС был выработан первый миллиард киловатт-час электроэнергии, а к концу 1982 г. этот показатель достиг 50 миллиардов кВт·ч. В промышленную эксплуатацию станция была принята 31 декабря 1964 г.
