2001年8月8日，公伯峡水电站工程开工。

作为黄河上游龙羊峡至青铜峡河段梯级规划开发的第四座大型水电站，公伯峡水电站是国家“西电东送"工程的北部通道的启动工程，它的主要任务是发电，兼顾灌溉和供水。

早在1998年7月，公伯峡水电站就开始进行施工准备，2000年7月1日导流隧洞工程正式开工，2001年8月水电站的主体工程动工。之后，在2002年3月实现截流，2004年6月通过蓄水安全状况鉴定。2004年8月，第一台水轮发电机组进入试运行阶段。2006年，整个水电站工程全部竣工。

在水电枢纽建设时，为了使枢纽布置紧凑，更趋合理，科研人员采用了多种新技术。左右岸采用混凝土高趾墙改造地形，趾墙高度达到50m，同时面板采用一次性连续施工，长度达到218m；垫层面采用挤压墙施工，技术水平达到了国内同类高坝之最。右岸导流洞改建的水平旋流泄洪洞，更是成为国内水头最高、泄量最大的洞室旋流消能设施。另外，在坝体填筑时还采用全断面整体均衡上升方式，薄层摊铺碾压，一次性填筑到顶，在加快施工进度的同时也保证了质量。

在所有施工人员的共同努力下，公伯峡水电站创造了一年内浇筑一座百米高坝，27个月内从浇筑第一块混凝土到第一台机组投产发电的新纪录。而且还先后荣获中国电力优质工程奖、中国建筑最高奖"鲁班奖"、中国土木詹天佑奖、国家环境友好工程奖、新中国成立60年百项经典建设工程、2009年国家优质工程金质奖等诸多奖项，几乎囊括了水电建设的所有荣誉。

建成后的电站枢纽由大坝、引水发电系统以及泄水建筑物三部分组成。最大坝高为133米，总库容达到了6.3亿立方米。同时，整个水电站的装机容量也达到了150万千瓦，多年来平均发电量为51.4亿千瓦时。而且建成后的水库，还可改善下游16万亩耕地灌溉条件及人畜用水条件，为发展提灌工程、扩大灌溉面积、促进农业发展创造条件。