Строительство государственной районной электростанции началось в 1939 году, когда была образована первая комиссия по выбору площадки. Проект станции был разработан Ленинградским отделением института «Теплоэлектропроект».
Начавшаяся Великая Отечественная война помешала строительству электростанции, которое было возобновлено только во второй половине 1946 года. Станция сооружалась трестом «Кузбассэнергострой» при участии треста «Сибэнергострой» и строительного управления «Сибэнергомотаж». В начале 1948 года строительство Южно-Кузбасской ГРЭС было объявлено ударной комсомольской стройкой. Первым начальником строительства был В. В. Иванов, его сменил Г. И. Томилов, который и закончил стройку в 1956 году. Основные работы по строительству первой очереди ГРЭС были завершены к концу 1950 года. В апреле 1951 года турбина мощностью 53 тыс. кВт дала промышленный ток. Последующие пять турбин вступили в строй в течение 1951–1954 годов.
Начиная с 1950-х годов на станции развернулись работы по автоматизации производственных процессов. Впервые в СССР на ГРЭС были опробованы и внедрены автоматы пуска и остановки турбины. На этой электростанции впервые в системе Минтопэнерго были полностью автоматизированы все процессы по химической водоочистке, что позволило перевести ночные смены в режим работы без оперативного персонала. 19 декабря 2003 года на Южно-Кузбасской ГРЭС введена в строй турбина № 5. С 2007 года ГРЭС работает в составе ООО «Мечел-Энерго». Задачи, стоящие перед предприятием, остаются прежними: обеспечивать электрической энергией юг Кемеровской области, снабжать теплом и горячей водой жителей городов Калтана и Осинников. Источником водоснабжения Южно-Кузбасской ГРЭС является водохранилище на реке Кондома (приток реки Томь). Предприятие имеет глиняный карьер, разрабатываемый для ведения рекультивационных работ на гидротехнических сооружениях станции.
В 2014 году в состав ПАО «ЮК ГРЭС» вошли обособленное подразделение в городах Междуреченске и Мысках (бывший Кузбасский филиал «Мечел-Энерго») и теплосетевой цех в городах Осинники и Калтан (бывшее дочернее общество «Мечел-Энерго» «Теплосетевая компания Южного Кузбасса»). В настоящее время уголь для Южно-Кузбасской ГРЭС поступает с ПАО «Южный Кузбасс», входящего в состав компании «Мечел-Майнинг».