История Чемальской ГЭС начинается с 1931 года — года начала строительства. Незадолго до этого, когда район Чемала начал привлекать внимание как горноклиматический курорт, здесь был построен дом отдыха, а затем санаторий ВК Партии, развернулось строительство образцово-показательного совхоза. В 1931 году районный центр был перенесен в соседнее село Эликманар, а Чемальская горноклиматическая станция перешла в ведение ЦИК. Село Чемал насчитывало на тот момент около 150 дворов.

Закончилось строительство Чемальской ГЭС в 1935 году. Строительство осуществлялось в основном силами заключенных СибУЛОНА (Сибирское управление лагерей особого назначения, "СибЛаг"). Было задействовано порядка тысячи заключенных, около 700 из которых были строго режимные и содержались в зоне на месте строительства. На стройке работали и вольнонаемные рабочие — каменщики, бетонщики, водопроводчики, плотники.

Работа Чемальской ГЭС основана на турбоприводной системе, включающей две горизонтальные турбины и два генератора. В верхней части здания ГЭС находится машинный зал, где и размещены генераторы, регуляторы напряжения и щит управления. В период эксплуатации мощность Чемальской ГЭС составляла чуть меньше 400 кВт (500 л.с.). В 2000-х годах этого хватало практически только на Чемальский санаторий, но во времена своей молодости ГЭС считалась очень мощной и давала электроэнергию большинству сел Эликманарского района. Стоит отметить, что вся система ГЭС отработала без капитального ремонта и замены основных элементов с начала 60-х годов прошлого столетия, пережив за свою историю два крупных наводнения в 1959 и в 1969 годах.

В конце 50-х годов по реке Чемал сплавляли строевой лес. Весной 1959 года в период большой воды из за прорыва гавани большая масса леса попала в водохранилище, что привело к образованию большого затора у плотины, который не удалось оперативно ликвидировать. В результате вода размыла берег с левой стороны плотины и унесла весь лес в Катунь вместе с деревянными строениями, затопив при этом здание ГЭС. Через десять лет, ранней весной 1969 года из-за больших дождей и талых вод сильно поднялся уровень воды в Катуни и Чемале. Здание ГЭС было затоплено до самых верхних косяков окон машинного отделения. Следы этого наводнения остались на портретах Сталина и Орджоникидзе, висящих в проемах между окнами, обращенными в сторону Катуни. В 2004 году, когда Туристке.ру удалось попасть в машинное отделение Чемальской ГЭС, эти исторические портреты все еще были на месте. Возможно, что они висят там и сегодня. Последнее наводнение ГЭС пережила в 2014 году во время сильного паводка на Алтае.