20世纪50年代初，初生的新中国进入国民经济恢复时期，黄坛口水力发电工程项目被列入三年建设计划。1951年10月1日，黄坛口水电站正式开工兴建。它是新中国成立后，全国最早开工建设的中型水电站，也是当时我国自力更生建设的装机容量最大的水电站。
工程建设并非一帆风顺，曾先后两次奉命停工。
第一次停工是因为水文、地质勘探资料不足，甚至数据造假。1952年春夏之交，工人们在黄坛口大坝西面开挖山坡时，发现西山的岩石特好挖，破碎得像瓦砾。经查，原来施工前主管部门并未对西山地质进行详细勘探，只在坝址勘探钻孔时发现岩石基础良好，便推断西山地质情况亦如此。1953年2月，在挖掉了16万方土石后，还是不见完整的岩石。1953年2月，周恩来总理批示检查黄坛口工程。3月，在周总理的部署下，由中央燃料工业部、公安部、监察部等部委组成的联合调查组会同浙江省委有关负责人到工地检查。西山地质出现问题后，国内顶尖的水电专家、地质专家纷纷前往工地调研，他们之中有清华大学教授张光斗、施家炀，浙江大学教授朱庭祜，水利部治理淮河的专家汪湖祯等著名专家。最后，在苏联专家的帮助下，决定在西山加筑一道黏土堆石坝，以解决大坝接头和山体稳定的问题。1954年1月，燃料工业部水电总局批准了这一技术上可行、经济上有利的处理方案，黄坛口水电站工程得以顺利复工。
第二次停工是因为用电对象不明确。1955年2月，因原来计划与电站配套建设的衢州化工厂、水泥厂等尚未动工兴建，时值国家为开发赣南钨矿而决定兴建江西上犹江水电站。中央燃料工业部命令黄坛口工程停工，人员与设备皆撤往江西上犹。留守的建设者开始进行最基础的水文资料收集工作。1956年3月，为解决新安江水电站施工用电和浙西工业发展用电，国务院批文：黄坛口工程复工。
1958年5月1日，黄坛口电站第一台机组投产发电，《浙江日报》发表社论，称之为“社会主义建设路线的重大胜利”。