Станция построена по идентичному проекту с Углегорской ТЭС: первая очередь из 4 энергоблоков, работающих на угле и 2-я очередь из 3 энергоблоков, работающих на газе.
Строительство Запорожской ТЭС началось в 1970 году и велось скоростными методами[5].
Первая очередь станции общей мощностью 1200 МВт была введена в 1972 году; она включала в себя четыре пылеугольных блока с однокорпусными котлами (первый блок введён в строй 25 ноября, второй блок через 20 дней, третий — 31 декабря[5]). Вторая очередь станции (три блока по 800 МВт на газомазутном топливе) была введена в эксплуатацию в 1977 году.
Станция использует ОРУ с напряжением 150 и 330 кВ.
В 1978 ГРЭС произвела 23,5 млрд кВт·ч., в 1986 — 24,8 млрд кВт·ч, что было рекордным количеством электроэнергии; коллектив станции был награждён орденом Октябрьской Революции. В 2006 году станция произвела 4,6 млрд кВт·ч электроэнергии[6].
В 1980 году был организован музей истории Запорожской ТЭС[8].
Дымовые трубы станции высотой 320 метров входят в тридцатку в мире по высоте[9], причём первая из них в 1972 году была в числе двух, впервые достигших такой высоты на территории СССР[10].
В 2012 году была проведена реконструкция энергоблока № 1 (стоимостью 493 млн грн.), в результате которой был продлён срок эксплуатации блока на 15—20 лет и увеличена установленная мощность всей станции на 25 МВт до 3625 МВт.
В 2014 году реконструкция энергоблока № 3 позволила увеличить мощность станции ещё на 25 МВт[2][11].
В 2021 году из-замыкания на подстанции «Луч» ТЭС была аварийно отключена от энергосети, что привело к кратковременному отключению электричества в Энергодаре[12].
