Những năm 1920, người Pháp cho xây dựng Nhà máy điện Yên Phụ ban đầu có công suất 7.000 kW và có khả năng phát triển đến 21.000 kW tại gần hồ Trúc Bạch, gần nhà máy nước, là trụ sở chính của Tập đoàn Điện lực Việt Nam hiện nay.
Nhà máy điện Yên Phụ được tiến hành xây dựng từ năm 1925. Hai năm sau (1927 – 1928) xây lò, lắp máy. Cuối năm 1930: 4 nồi hơi dãy lẻ (1,3,5,7) đã lắp đặt xong. Đồng thời, trong khi chờ đợi những công việc đáng kể này hoàn thành, lần nữa người ta tăng thêm một tổ máy phát điện xoay chiều 1500 kw cho nhà máy cũ (Nhà máy điện Bờ Hồ). Chỉ khi tổ máy mới này vận hành (vào lễ Phục sinh), thành phố và khách hàng đủ điện dùng. Tuy nhiên, việc tiêu thụ điện tiếp tục tăng và dòng điện một chiều tỏ ra càng ngày càng không thuận lợi ngay khi nhà máy xây dựng xa trung tâm thành phố. Chính vì vậy, người ta đã quyết định tiến hành ngay từ bây giờ xây dựng một mạng điện xoay chiều cho các khu phố ở ngoại ô.
Cũng năm 1930, Pháp chở sang hai máy tuabin (số 1, số 2) công suất mỗi máy 3.750 kW. Năm 1931, đốt lò số 7 và chạy máy tua bin số 1. Sau 15 ngày chạy thử, điện xoay chiều bắt đầu phát ra phục vụ cho Hà Nội. Việc xây dựng một nhà máy điện mới, được giao cho Sở Công chính, tổ máy đầu tiên có thể được khánh thành vào cuối năm 1931.
Cuối năm 1932, Nhà máy điện Yên Phụ làm lễ khánh thành. Đến năm 1933, nhà máy có thêm tuabin 7.500 kW, 4 nồi hơi số chẵn (2,4,6,8), nâng tổng số công suất của nhà máy đạt 15.000 kW. Năm 1949 lắp thêm hai nồi hơi (số 9 và số 11), nâng tổng công suất 4 máy lên 22.500 kW. Theo văn bản đề ngày 28/11/1993 của Giám đốc Sở kiểm soát phân phối điện gửi Giám đốc Công ty Điện Đông Dương thì “từ ngày 18/11/1933 việc phân phối điện cho nhân dân trong thành phố, hoàn toàn chạy bằng dòng điện xoay chiều, 3 pha và chạy như vậy không có nguồn năng lượng điện một chiều nữa” (Tài liệu của Pháp để lại (Cục Điện lực 1968).
Trong thời gian này, Nhà máy điện Bờ Hồ chuyển thành nơi kinh doanh, quản lý và phân phối điện. Xưởng phát điện Yên Phụ và Nhà máy điện Bờ Hồ là hai bộ phận của Nhà máy điện Hà Nội, có một Giám đốc chung gọi là “Chủ nhất” (Si – gờ – rít). Riêng xưởng phát điện Yên Phụ, tư bản Pháp, cử Bê – rít – số gọi là “chủ nhà” cai quản. Dưới chủ nhì có các đốc công như Bi – đon. Mi – sen, An – rơ – canh.v.v.
Dưới nữa là những cai, ký người Việt Nam, cuối cùng là những “xú” cai (Sous), thợ chính, thợ phụ và culi.
Nguồn than sử dụng hàng ngày của Nhà máy điện Yên Phụ được đưa từ Hòn Gai về (bằng đường sắt), tập kết tại ga Hàng Cỏ, sau đó đưa về bằng các xe tải. Trung bình mỗi ngày đốt lò để sản xuất điện cần từ 300 đến 400 tấn than. Nước dùng cho các lò hơi đưa từ Nhà máy nước Yên Phụ sang. Trung bình 200 – 400 m3/ngày. Ngoài ra, còn một nguồn nước hồ được đưa từ Hồ Trúc Bạch vào bằng các bơm tuần hoàn để làm máy mát. Sản lượng điện sản xuất ra năm 1939: 27.554.000 kWh, năm 1955: 31.145.000 kWh