Строительство первой очереди Каргалинской ТЭЦ началось на основании Постановления Совета Министров СССР от 23 марта 1971 года №184 для обеспечения энергоснабжения газоперерабатывающего завода.
В 60-х годах прошлого века в Оренбургской области, недалеко от железнодорожной станции Каргала, было открыто крупнейшее месторождение природного газа. Параллельно со строительством завода по переработке газа начали строительство теплоэлектроцентрали. Проект электростанции был разработан Уральским отделением института «Промэнергопроект».
Будущую ТЭЦ назвали Каргалинской, по имени ближайшей железнодорожной станции.
Земляные работы шли четыре месяца, а в начале 1972 года строители приступили к возведению первых объектов будущей ТЭЦ - фундаментного основания дымовой трубы, корпуса промышленной котельной и здания химической водоочистки. В конце 1971 года начала формироваться дирекция Каргалинской ТЭЦ. Первым директором объекта был назначен В.В. Стюарт.
В 1973 году полным ходом развернулось строительство главного корпуса и других сооружений. 30 сентября были введены в эксплуатацию два котла промкотельной, что позволило дать тепло на строительные площадки ТЭЦ и газзавода, ускорить темпы монтажа оборудования.
Первые два котла промышленной котельной были приняты в эксплуатацию 30 сентября 1973 года. 17 декабря 1973 года первый энергоблок Каргалинской ТЭЦ дал ток.
Распоряжением Совета министров СССР от 4 июля 1975 г. № 1577р было начато сооружение второй очереди теплоэлектроцентрали. 6 января 1986 года был утвержден акт Государственной комиссии по приемке Каргалинской ТЭЦ в постоянную эксплуатацию.
На сегодняшний день Каргалинская ТЭЦ имеет установленную электрическую мощность 270 МВт, тепловую – 842 Гкал/час.
На ТЭЦ осуществляется модернизация оборудования и комплексная автоматизация всех основных технологических процессов. Внедрена автоматизированная система коммерческого учета энергии (АСКУЭ). Газохимический мониторинг смеси газов, используемой в качестве топлива, позволяет вести постоянный контроль и повысить надежность работы оборудования, а газохимический мониторинг уходящих газов и автоматический контроль выбросов в атмосферу — улучшить экологическую обстановку окружающей среды.