Это сегодня об индустриальном Закамье знает каждый. Трудно представить, но всего четыре десятилетия назад об этом феномене промышленности и экономики никто не слышал. Тем более никто не слышал об энергетическом сердце региона. Новость о том, что впервые «заговорил» первый агрегат новой электростанции, разлетелась
26 февраля 1967 года и была подобна той искре, из которой возгорается пламя. Новорожденная теплоэлектроцентраль дала первый промышленный ток за полтора часа до полуночи. Это время: 22 часа 30 минутможно считать и временем рождения всего промышленного узла, потому что без Нижнекамской ТЭЦ было бы невозможно и его существование. С этой самой исторической минуты Нижнекамская ТЭЦ стала и остается сердцем крупнейшей промышленной зоны республики. Фактически зарождением предприятия можно считать и тот день 1958 года, когда ЦК КПСС и Совмин СССР приняли решение «О строительстве крупнейшего в Европе нефтехимического комплекса и города-спутника на территории Татарской АССР». Этот документ решил не только судьбу края: для обеспечения тепловой и электрической энергией строящегося Нижнекамского промышленного комплекса Совет Министров принял решение о строительстве Нижнекамской ТЭЦ. Решение было подписано и получило ход25 апреля 1962 года.
1 июля 1963 года генподрядчик управление строительства «Татэнергострой», начал первые подготовительные работы на строительной площадке будущей ТЭЦ. Не было митинга, просто несколько молодых, счастливых людей сказали друг другу: «С Богом!» — и, взревев мотором, бульдозер бросился в бой.
В 1965 году было закончено строительство временной базы и временных объектов, полным ходом шло строительство главного корпуса и заложены фундаменты под котлы. Выстроенное в тот же год здание закрытых распредустройств служит и по сей день. Еще ровно через год под напряжение был поставлен первый из двух трансформаторов. Тогда же впервые была включена электрическая часть и опробованы вспомогательные механизмы, турбины, первая очередь химводоочистки, мазутного хозяйства, ЗРУ-110. До пуска оставался ровно год.

Тем временем Государственный план развития народного хозяйства на 1966–1970 годы напоминал, что скоро вступит в строй Нижнекамский химкомбинат – одно из крупнейших предприятий по выработке высококачественных синтетических каучуков, заменяющих натуральные. Этот момент в 1966 году и был определяющим напряжение сил на строительстве ТЭЦ. А всего 5 лет спустя, к концу 1971 года, на станции действовали 6 котлоагрегатов и 5 турбогенераторов; еще через год к их числу добавился еще один котел и турбогенератор. Общая мощность станции достигла 480 тысяч кВт.
С вводом 11 турбогенератора в 1977 году на НкТЭЦ-1 установленная электрическая мощность станции достигла 1000 МВт, тепловая — 3885 Гкал.
С 1984 г. все котлоагрегаты НкТЭЦ-1 переведены на сжигание природного газа Тюменского месторождения.
С 1 июня 2010 года Нижнекамская ТЭЦ (ПТК-1) является филиалом АО «ТГК-16».

В связи со строительством в северном районе г. Казани новых предприятий и особенно флагмана нефтехимической промышленности завода "Органический синтез" и ростом тепловых нагрузок, в соответствии с разработанной схемой теплоснабжения северного района решением N 2/3-80 Государственного комитета по энергетики и электрификации СССР было утверждено задание 11 мая 1964 года на проектирование новой ТЭЦ в г. Казани.
Решением Совета Министров РСФСР от 24 сентября 1965 г. N 3741-р был отведен участок под строительство ТЭЦ-3 101 га земли. Проект строительства Казанской ТЭЦ-3 был разработан Горьковским отделением Всесоюзного Государственного проектного института «ТЕПЛОЭЛЕКТРОПРОЕКТ» в мае 1965 года. И на основании приказа Министра Э и Э СССР за N-3/а от 14/1-1966 г. в 1966 году началось строительство Казанской ТЭЦ-3.
В первую очередь предусматривалось строительство, монтаж и ввод в работу четырех пиковых водогрейных котла типа ПТВМ-100, тепловой мощностью по 100 Гкал/час каждый. Первые три пиковых водогрейных котла были смонтированы и включены в работу в декабре 1967 года, и с 1 января 1968 года станция вошла в строй действующих ТЭЦ. Одновременно с вводом в эксплуатацию водогрейного котела N4 20.12.1968 года началось строительство главного корпуса и шла подготовка к монтажу энергетического оборудования.

Первый пусковой комплекс - энергетический котел ТГМ-84А и турбогенератор ПТ-60-130/13 был принят Государственной комиссией 30 декабря 1970 года, а08.01.1971 г. Казанская ТЭЦ-3 дала первый промышленный ток. Поэтапный ввод оборудования первой очереди строительства был завершен в 1973 году. И к этому времени на станции было установлено и включено в работу: четыре пиковых котла, четыре энергетических котла и четыре турбогенератора, мощность станции составляла 260 МВт. Параллельно со строительством основного оборудования станции вводились в работу: четыре деаэратора низкого давления ДСА-300 и четыре 6 ата ДС-500, пять питательных насосов ПЭ-500-180, оборотная система технического водоснабжения (две башенных градирни с площадью орошения 1600 м 2), 4 наземных бака для хранения мазута по 10000 м3 каждый, эстакада для слива мазута, насосное отделение для подачи отфильтрованного мазута с температурой 120-140 в главный корпус. Для питания котлов водой необходимого качества построена химводоочистка производительностью 510 т/ч (1-я очередь) по комбинированной схеме полного трехступенчатого хим.обессоливания. Внедрена комплексная механизация разгрузки и подачи реагентов в фильтровальный зал и главный корпус станции. Электроэнергию Казанская ТЭЦ-3 выдавала по трем двухцепным линиям через ОРУ-110 кВ, по которым станция соединилась с Зеленодольской ПС, ТЭЦ-2 и заводом Оргсинтез. В августе 1977 года после монтажа газопроводов и ГРП на станции стал использоваться газ и сбросный газ завода Органического синтеза.

Начало расширение действующей станции со строительством II-й очереди было положено в 1980 году. Сначала было установлено: энергетический котел типа ТПЕ-430 и турбогенератор типа Р-40-130/31 ст.№5, а затем дубль-блок включающий в себя два энергетических котла типа ТПЕ-429 и турбогенератор типа ПТ-135-130/15 ст. N-6. В октябре 1983 года расширение станции было закончено и установленная мощность Казанской ТЭЦ-3 составила 440 МВт. Во время строительства второй очереди ТЭЦ-3 были построены: вторая дымовая труба 240 м., градирня N-3, существующие две градирни были модернизированы и построена третья, произошло расширение хим. водоочистки и инженерного корпуса, построены четыре емкости для приема мазута и др. оборудования.

Для повышения надежности электроснабжения казанской зоны на КТЭЦ № 3 введена в эксплуатацию в 1999 г. ОРУ-220 кВ с двумя автотрансформаторами связи 220/110 кВ АТ-1 и АТ-2, которые осуществляют связь с ОРУ-110 кВ.
С апреля месяца 2005 года после проведения структурных преобразований и реформирования ОАО «Татэнерго» Казанская ТЭЦ-3 функционировала как филиал ОАО «Генерирующая компания».
С 1 июня 2010 года Казанская ТЭЦ-3 является филиалом АО «ТГК-16».

19 июня 2017 года на Казанской ТЭЦ-3 состоялся запуск самой мощной в России газотурбинной установки. Мероприятие прошло при участии Президента Республики Татарстан Р.Н. Минниханова и руководителей федеральных министерств и ведомств.  

Новый блок ГТУ на Казанской ТЭЦ-3, филиале АО «ТГК-16», был построен в рамках комплексной модернизации станции. Газотурбинная установка возведена на базе крупнейшей и наиболее эффективной газовой турбины в мире (9HA.01), мощностью 405,6 МВт. Производитель турбины – американская компания General Electric.