1953年廣東省農(nóng)林廳水利局就對流溪河進行查勘、規(guī)劃，建議建庫蓄水灌溉、發(fā)電。1955年廣州市再度提出開發(fā)流溪河水力資源，緩解廣州用電，時值贛南地區(qū)礦產(chǎn)開發(fā)亦急需用電，經(jīng)國家計劃委員會批準(zhǔn)列入第一個五年計劃。流溪河水電站初步設(shè)計由上海水力發(fā)電設(shè)計院負責(zé)進行，勘測工作和技術(shù)設(shè)計及施工詳圖則由廣州水力發(fā)電勘測設(shè)計院負責(zé)。水電站施工由流溪河水電工程局負責(zé)。

電站于1956年7月動工。大壩采用隧洞導(dǎo)流，一次斷流方式開挖施工。上游圍堰為土石混合結(jié)構(gòu)，加混凝土板護面過水圍堰;下游圍堰為毛石混凝土結(jié)構(gòu)。施工期經(jīng)歷多次洪水考驗，均完好無事。壩基開挖和壩體澆筑，根據(jù)基坑開挖較深，狹長和兩岸坡陡等特點，采用了分層分塊開挖;和自下而上分層，由中央向兩側(cè)擴展程序澆筑。1958年6月下閘蓄水，同年12月完成。發(fā)電引水隧洞總長1932米，是引水系統(tǒng)的控制工程，采用下導(dǎo)洞先行，隨后按左、右及頂部分塊擴挖。由于地質(zhì)好，部分洞身未作襯砌，僅進行噴漿處理。水庫淹沒耕地3733畝，遷移安置2566人。

水庫原設(shè)計只用溢洪道泄洪，并采用差動式高低鼻坎挑流消能，后因部分領(lǐng)導(dǎo)和蘇聯(lián)專家華西連柯?lián)恼駝雍蜎_刷對大壩不利，建議在右岸增建了一條泄洪隧洞。 工程建成后，又做了一些挖潛和改造:

1969年初，為增加蓄水，提高效益，在大壩溢流堰頂增建7個高2.26米(有效高度為2米)，長11.5米的充氣橡膠壩。也是廣東省首次建成的全充氣橡膠壩。自1970年起，每年7月后提高水庫蓄水位2米。多年平均發(fā)電量可增加約350萬千瓦小時。

1970年6月，電廠在水庫上游40多公里處的蓮麻興建一個跨流域引水工程，將增江1小支流水引入水庫，設(shè)計年引水量5000萬立方米。工程計有攔河壩、引水渠和隧洞等，總長約13公里。工程費200萬元。建成至1985年已共引入水量3.78億立方米，增加了發(fā)電效益。

1970年省電力系統(tǒng)缺電嚴(yán)重，為多向國家送電，電廠在附近一小溪峽谷處建一座水頭22米，裝機兩臺共80千瓦的小水電站以補替部分廠用電，至1985年已累積提供電量72.5萬千瓦小時。

是國內(nèi)最早建成的混凝土雙曲拱壩。壩基花崗巖。最大壩高78米。壩頂高程240米。壩頂弧長255.5米。以泄洪洞配合壩頂溢洪道聯(lián)合泄洪;壩頂為7孔開敞式溢洪道，每孔凈寬11.5米，堰頂高程235米;泄洪洞位于右岸，為方圓形無壓隧洞，進口處寬11.4米，高11.8米;出口處寬7.2米，高8.9米，進口檻底高程224.0米，設(shè)平板閘門，全長263米。

水庫上游右岸山坳缺口筑一土壩(為本工程的副壩)，壩型為均質(zhì)粘土壩，上游壩坡1∶3.5~1∶4，下游壩坡1∶3~1∶3.5;壩頂寬度4m，壩軸長度220m，壩基寬度210m，原設(shè)計壩高4m，壩軸長度220m，壩基寬度210m，原設(shè)計壩高28.7m，運行期間進行維護加固，現(xiàn)實際壩高29.7m，壩頂高程241.7m。

為混合式地下廠房，長44米，寬13.2米，高29米。高壓引水隧洞處于花崗巖中。進口高程206.5米，洞身長1932米，其中1139米作了襯砌，直徑為4.5米，其余地質(zhì)條件好，未襯砌，直徑為6.0米，洞壁基本上都經(jīng)噴漿處理。尾水系統(tǒng)由尾水管經(jīng)閘門井、調(diào)壓池再經(jīng)尾水隧洞入流溪河。 電站設(shè)計水頭97.5米，安裝4臺1.05萬千瓦的水輪發(fā)電機組，總?cè)萘?.2萬千瓦。設(shè)計保證出力1.38萬千瓦，年發(fā)電量1.55億千瓦小時。電站自第一臺機組1958年8月建成投產(chǎn)以來，至1987年已累積發(fā)電42.95億千瓦小時，發(fā)電效益顯著。特別是在60年代前期，與新豐江水電站配合，為廣東省當(dāng)時工農(nóng)業(yè)發(fā)展，緩解用電需求，起了很大作用。此外水庫還可灌溉下游農(nóng)田41.4萬畝;并對從化縣和沿河下游約20萬畝農(nóng)田有防洪效益。

廠房由于上下左右均有井洞(運輸洞、通風(fēng)洞、尾水洞和事故排水隧洞等)相聯(lián)接，采用分層并進，先從進風(fēng)洞開挖頂部并襯砌拱頂，然后拔心擴大，至1958年8月完成。第一臺機組發(fā)電，廣東省陳郁省長為電站建成剪彩。全部工程于1959年1月完成。工程全部國家投資，共計5025萬元。