Станция была спроектирована институтом Ленгидропроект как следующая после Чиркейской ГЭС ступень каскада гидро­электростанций на реке Сулак. Первоначальный проект строительства предполагал приплотинное здание, но из-за оползней его пришлось перенести на 2 км ниже плотины. Кроме того, в процессе возведения ГЭС в проект были включены новые объекты: деривационный тоннельный водовод, левобережный автодорожный тоннель и шахта уравнительного резервуара.

Первый кубометр бетона был уложен в тело Миатлинской арочной плотины в 1982 году. В отличии от традиционного «столбчатого» метода она возводилась непрерывным способом, ярусами от берега до берега. Новая технология позволила ускорить строительство: объект высотой 73 м был закончен за 1,5 года. 27 декабря 1985 года началось заполнение водохранилища, и 1 января 1986-го первый агрегат ГЭС выдал первые киловатты. Спустя полгода станция вышла на полную мощность – 220 МВт.

Миатлинская ГЭС сглаживает колебания уровня реки Сулак, возникающие из-за неравномерности работы Чиркейской ГЭС, расположенной выше по течению. Помимо выработки электроэнергии, ГЭС обеспечивает водоснабжение столицы Дагестана.