Khởi công năm 2005, với sự nỗ lực cao độ của chủ đầu tư, đơn vị quản lý dự án, tư vấn, nhà thầu, tổ máy số 1 Nhà máy Thủy điện Sơn La đã được hòa lưới thành công vào ngày 17/12/2010, tiếp đó lần lượt các tổ máy số 2, 3, 4 đã được đưa vào vận hành an toàn trong năm 2011, tổ máy số 5 đưa vào vận hành 4/2012.
Nhà máy Thủy điện Sơn La là công trình trọng điểm quốc gia, là bậc thang thứ 2 trên sông Đà (trên là Thủy điện Lai Châu, dưới là Thủy điện Hòa Bình), với công suất lắp đặt 2.400 MW (gồm 6 tổ máy). Công trình chính Thủy điện Sơn La đặt tại tuyến Pa Vinh thuộc địa phận xã Ít Ong, huyện Mường La, tỉnh Sơn La.
Nhiệm vụ chính của Nhà máy là cấp điện lên hệ thống điện quốc gia với sản lượng điện trung bình hàng năm là 10,246 tỷ kWh; chống lũ về mùa mưa, cung cấp nước về mùa khô cho đồng bằng Bắc bộ và góp phần phát triển kinh tế - xã hội vùng Tây Bắc. Sau khi phát điện tổ máy số 6, các đơn vị thi công cũng sẽ hoàn thành những công đoạn cuối để chuẩn bị khánh thành toàn bộ Nhà máy vào tháng 12 năm nay.
Trong tháng 8/2012, các nhà máy thuỷ điện được huy động ở mức cao nhất từ đầu năm. Các nhà máy thuỷ điện Sơn La, Hoà Bình, Tuyên Quang đã phải xả lũ (Sơn La đóng cửa xả đáy từ ngày 13/8, Hoà Bình đóng cửa xả đáy từ ngày 18/8 và Tuyên Quang đóng cửa xả đáy từ ngày 5/8).