Строительство велось по проекту архитектора В.Н. Башкирова при участии знаменитого инженера В.Г. Шухова. Общая проектируемая мощность станции составляла не менее 15 тысяч киловатт. Пока станцию строили, ток для трамваев производила построенная неподалёку временная станция, впоследствии разобранная. Пуск первой очереди станции произошёл в торжественной обстановке, в присутствии городского головы Н.И. Гучкова 2 февраля 1907 года. В огромной котельной ЦЭС заработали восемь водотрубных паровых котлов «Фицнер-Гампер», в машинном зале — два паровых турбогенератора «Броун-Бовери».

К этому времени почти треть всей производимой в Москве электроэнергии потребляло трамвайное хозяйство.

Решение о выводе из эксплуатации ГЭС-2 было принято в 2006 году.

С 2017 года на территории станции реализуется некоммерческий социально-культурный проект по созданию Дома культуры «ГЭС-2».

Основной акцент в новом пространстве сделан на обучение и пробуждение интереса к современному искусству. Для проведение образовательных семинаров, лекций, интерактивных программ и мастер-классов выделено 1,7 тыс. кв. метров, для выставочной деятельности – 9 тыс. кв. метров.

В 2021 году закончена реставрация здания ГЭС-2. Укреплены наружные стены, разобраны заложенные оконные проемы, проведена окраска. В ходе реставрации зданию бывшей электростанции вернули первоначальный вид: расчистили от поздних наслоений и пристроек, воссоздали наиболее выразительный элемент здания – башню с часами. Кроме того, для лучшего освещения всю кровлю над основным зданием выполнили из светопрозрачного материала со встроенными солнечными батареями, которые обеспечат до 10 процентов энергии, необходимой для эксплуатации Дома культуры.

Реставрация ГЭС-2 стала крупнейшим проектом преобразования бывшего промышленного здания в открытое культурное пространство, который был реализован в мире за последние годы. Новое культурное пространство рассчитано на посещение до 750 тыс. человек в год.

Дом культуры "ГЭС-2" стал лауреатом конкурса "Московская реставрация-2021" в таких номинациях как "лучший инвестиционный проект", "лучшее смысловое наполнение", "лучшая организация ремонтно-реставрационных работ".