В декабре 1957 года в соответствии с распоряжением Московского городского совета народного хозяйства создается дирекция по строительству «ТЭЦ-21». В начале 1960 года организуется строительное управление СУ «ТЭЦ-21».

Строительство «ТЭЦ-21» началось с прокладки подземных сетей водопровода и канализации на промышленной площадке ТЭЦ, а также с возведения жилого комплекса со всей социальной инфраструктурой в районе поселка Ховрино. В марте 1960 года СУ «ТЭЦ-21» приступило к строительству главного корпуса будущей станции и сооружению дымовой трубы № 1 и градирни № 1.

В третьем квартале 1962 года был начат монтаж парового энергетического котла ТГМ-96, изготовленного Таганрогским котельным заводом «Красный котельщик», и теплофикационной турбины Т-100-130 «Уральского турбомоторного завода им. Ворошилова».

Для выполнения специальных работ генеральным подрядчиком СУ «ТЭЦ-21» было привлечено более 20 специализированных организаций. Монтаж тепломеханического оборудования проводил Монтажный участок №6 треста Мосэнергомонтаж, электротехнического оборудования ― Монтажное управление №1 треста Электроцентрмонтаж, приборов теплового контроля и автоматики ― Монтажный участок треста Центрэнергомонтаж, теплоизоляционные работы ― участок треста Энергомонтажтеплоизоляция.

Работы по строительству и монтажу пускового комплекса первого блока были закончены в октябре 1963 года. 22 октября 1963 года в 10 часов 20 минут турбогенератор №1 был включен в сеть. 26 октября 1963 года после проведения комплексного опробования блок №1 мощностью 100 МВт был принят Государственной приемочной комиссией в промышленную эксплуатацию.

Одновременно со строительством первой очереди электростанции велись работы по проектированию второй очереди. В августе 1963 года Государственный производственный комитет по энергетике и электрификации СССР утвердил задание на расширение ТЭЦ-21 до 600 тыс. кВт, и уже в декабре 1966 года был введен в эксплуатацию четвертый энергоблок мощностью 100 МВт (турбина Т-100-130, котел ТГМ-96), в августе 1967 года ― пятый энергоблок, а в сентябре 1968 года ― шестой энергоблок.

С 1972 года начали проводиться работы по дальнейшему расширению электростанции. 2 августа 1972 года решением Министерства энергетики и электрификации СССР утвержден технический проект строительства третьей очереди ТЭЦ-21 мощностью 500 тыс. кВт. В июне 1972 года был вынут первый кубометр земли из котлована под строительство главного корпуса третьей очереди.