Потребность промышленности страны в большем количестве электроэнергии была признана уже в начале 1920-х годов. Используемые источники электроэнергии перестали удовлетворять растущие нужды экономики советского государства. Поэтому фактически сразу после Октябрьской революции в России начались масштабные работы по изучению и использованию гидроэнергетических ресурсов страны. Главным объектом исследования и потенциальным источником электроэнергии в центральной России стала река Волга, как крупнейшая водная артерия. Согласно проекту, разработанному Государственной комиссией по электрификации России, планировалось построить 10 районных гидравлических электростанций, расположенных на крупнейших реках страны.

Особое внимание было уделено бассейну Верхней Волги, поскольку посредством постройки сооружений для электростанции важно было решить еще одну проблему. В связи с увеличением грузопотока по Волжскому бассейну необходимо было создать условия для передвижения по Волге крупнотоннажных судов, что изначально было невозможно в связи с ее мелководьем. Специальные мероприятия по изменению глубины русла реки не давали стабильных результатов, были дорогостоящими и могли быть экономически оправданными только при одновременном решении нескольких задач по использованию водных ресурсов.

В рамках создания новой энергетической базы и увеличения использования водных ресурсов страны СНК СССР и ЦК ВКП(б) было принято Постановление от 23 марта 1932 года «О строительстве электростанций на Волге», согласно которому было признано необходимым сооружение гидроэлектростанции в районе с. Норское, тогда еще не являвшемся частью города Ярославля. При разработке проекта по освоению энергии р. Волги также было решено построить еще 2 электростанции — около городов Калязин и Мышкин.

В конце 1932 года на территории близ г. Ярославля, включавшей в себя несколько населенных пунктов, развернулось широкое строительство. В январе 1933 года началось сооружение рабочего поселка Средневолгоярстрой, который планировался не временным пунктом проживания рабочих, а вырастал как настоящий поселок со своей инфраструктурой и культурно-бытовыми учреждениями. Для постройки электростанции было необходимо обеспечить пути переброски требующихся для проведения работ материалов, поэтому большое внимание было уделено возведению дорог (для автомобильного и железнодорожного транспорта). К декабрю 1933 года на стройке работало более 4000 трудящихся. Строители Ярволгостроя приняли участие в социалистическом соревновании со стройками Тулы и Перми по скорости и качеству проведения работ. За пару лет в поселке было возведено более 60 жилых зданий, столовые, бани, школы, магазины, аптека, клубы, кинотеатр — практически все, что необходимо для полноценной жизни людей, а в целом план постройки гидросооружений был выполнен на 60%.

Параллельно с развернувшимся строительством вела свою работу научная лаборатория, где проводилось планирование хода и изучение последствий создания Ярославской гидроэлектростанции. В результате было выявлено, что при увеличении уровня воды в Волге будут затоплены важные промышленные объекты, расположенные в Ярославском, Рыбинском и Тутаевском районах, и произойдет заболачивание Молого-Шекснинского междуречья, что в свою очередь приведет к нежелательным экономическим последствиям. К тому же в ходе проработки проекта была выявлена неспособность Ярославской гидроэлектростанции эффективно использовать энергетические ресурсы водного потока и регулировать годовой сток реки. В результате проведенных исследований стройка была остановлена.

В ходе поиска решения возникшей проблемы были обследованы другие местности, расположенные вдоль русла реки Волги на территории будущей Ярославской области. Результатом работ стал новый проект, полностью изменяющий расположение гидроэлектростанций на Верхней Волге и превышающий своей эффективностью предыдущие проекты. 14 сентября 1935 года Совнаркомом СССР и ЦК ВКП(б) было принято решение о начале строительства гидроузлов в районе Углича и Рыбинска. Данный проект позволял увеличить в 2 раза выработку электроэнергии посредством использования всего 2 электростанций вместо ранее планировавшихся 3-х. Строительство гидроузлов было возложено на Наркомат внутренних дел СССР, в составе которого была создана специальная организация — Волгострой.

В соответствии с решением правительства СССР осенью 1935 года развернулось большое строительство в районе города Углича. В течение первых лет проводилась подготовка строительных площадок и сооружение вспомогательных объектов. К 1938 году была закончена подготовка, и после утверждения технического проекта (май 1938 года) начались основные строительно-монтажные работы. Согласно плану Угличский гидроузел включал в себя 4 составляющих: земляную и водосбросную плотины, гидроэлектростанцию (мощностью 110 квт/ч) и судоходный шлюз.

В ноябре 1939 года был произведен пуск воды через железобетонную плотину, что положило начало образованию Угличского водохранилища, расположенного в русле р. Волги. Согласно проекту подпорный уровень воды в водохранилище должен был составлять 113 метров над уровнем Балтийского моря, однако эта отметка была достигнута только к 1943 году. К окончанию наполнения чаши водохранилища его длина составила 146 км, максимальная ширина — 5 км, а общая площадь водной глади — 249 кв. км.

В течение 1938–1939 годов быстрыми темпами шло строительство шлюза и здания Угличской ГЭС. В декабре 1940 года был установлен первый турбоагрегат — один из основных объектов оборудования гидроэлектростанции (состоящий из гидротурбины и электрогенератора), а в марте 1941 был закончен монтаж второго. В сентябре 1941 года было закончено сооружение судоходного шлюза, который в длину составил 290 м, а в ширину — 30 м. Также был укомплектован штат работников и освоено новое оборудование. В конце 1941 года Угличская гидроэлектростанция была передана в неполную эксплуатацию, а деятельность Волгостроя была прервана в связи с началом Великой Отечественной войны. На момент сдачи гидроузла энергетическая и судоходная его часть имели ряд существенных недоделок.

В апреле 1942 года для поддержания функционирования недостроенных сооружений деятельность Волгостроя (хотя и в сильно сокращенном варианте) была возобновлена. В результате работы данной организации было достроено здание ГЭС, произведены доработки в механизме водосбросной плотины, наполнение водохранилища до плановой отметки.

В декабре 1946 года был подписан акт о передаче строительства Волжских гидроузлов в ведение Министерств электростанций, связи и путей сообщения. Основной объем завершения работ, включая дооборудование механизмами и архитектурно-отделочные работы по всем сооружениям, был возложен на Министерство электростанций. Помимо осуществления деятельности по доработке объектов самого гидроузла необходимо было наладить наружное освещение в районе шлюза, продолжить укрепление берегов водохранилища и произвести вертикальную планировку склонов, выполнить работы по благоустройству набережной реки Волги (постройка лестниц, насаждение декоративных растений, устройство дорожек согласно генерального плана города). Несмотря на строгий контроль над выполнением работ вышестоящими партийными и советскими органами, по различным причинам реализация поставленных задач растянулась на достаточно длительное время и окончательно была завершена только к середине 1950-х годов.

Сооружение Рыбинского гидроузла началось с осени 1935 года с создания базы будущего строительства, непосредственно земляные работы были перенесены уже на 1936 год. Изначально отличительной особенностью Рыбинско — Шекснинского гидроузла от Угличского стало разделение транспортных и энергетических сооружений и их расположение в разных местах. Рыбинский гидроузел заключает в себе судоходные и водосбросные сооружения, а Шекснинский — энергетические. То есть, Рыбинский гидроузел состоит из земляной водоудержательной и бетонной водосбросной плотин и судоходных шлюзов с подходными каналами, а Шекснинский — земляной водоудержательной плотины и гидросиловой установки. Но, не смотря на то, что первый гидроузел находится на р. Волге, а второй на р. Шексне в десяти километрах друг от друга, они являются частями единой системы и имеют общее Рыбинское водохранилище.

Проектная мощность Рыбинско-Шекснинского гидроузла закладывалась в 330 тыс.квт. (6 гидрогенераторов мощностью по 55 тыс. квт. каждый). Все эксплуатационное оборудование было предоставлено советскими заводами ЛМЗ и «Электросила», которые в свою очередь специально для этой стройки освоили производство мощных гидрогенераторов.

Волгострой за 1936 — 1941 годы широко развернул строительные работы, освоив значительные объемы, было проведено переселение людей с затапливаемых территорий и проведена очистка дна будущего Рыбинского моря. Начало Великой Отечественной войны застало Рыбинскую гидроэлектростанцию в разгаре монтажа двух первых агрегатов. В переломный момент истории в ноябре 1941 года был пущен первый агрегат, который дал оборонным предприятиям Москвы 55 тыс. квт. энергии. В труднейших условиях военной зимы 1942 года, когда все основные ресурсы и персонал были эвакуированы на Восток, был запущен второй агрегат. В условиях незаконченного строительства (не было крыши и не была даже закончена кладка стен) станция за 1942 год выполнила план на 142, 6%, дав за два года 1420 мил. КВт. электроэнергии. Остальные гидроагрегаты были установлены уже после войны: третий — в августе 1945 года, четвертый — 31 марта 1948 года, пятый — 7 декабря 1949 года, шестой — 30 декабря 1950 года.

За отличные показатели в работе коллектив гидроэлектростанции в январе и феврале 1944 года завоевал первые места во Всесоюзном социалистическом соревновании с вручением Красного Знамени ВЦСПС (Всесоюзный центральный совет профсоюзов) и НКЭС (Народный комиссариат электростанций) и обкома ВКП(б) на вечное хранение. В целом с момента развертывания Всесоюзного социалистического соревнования с 1942 года коллектив станции был отмечен наградами 7 раз.

Что касается создания водохранилища, то его сооружение велось параллельно с сооружением гидроэлектростанции. По первоначальному проекту его подпорный уровень был установлен на отметке 98 метров над уровнем Балтийского моря, однако уже в январе 1937 года в целях увеличения мощности электростанции был поднят до отметки 102 метра. Русло реки Волги было перекрыто осенью 1940 года, и с 13 апреля 1941 года началось наполнение чаши водохранилища.

В первые годы существования Рыбинского моря из-за некачественно проведенной в спешке очистки дна и отсутствия защитной запани перед зданием ГЭС остро встал вопрос борьбы с попаданием плавающей древесины, мусора и торфа в водопроводы турбин, так как они снижали напор воды на турбины и как следствие выработку электроэнергии. Первоначально борьба с этим явлением велась силами рабочих Волгостроя и привлекаемых для помощи жителей г. Рыбинска, пока в 1947 году не была сделана хорошая деревянная запань, замененная позднее на металлическую. Так же уникальной особенностью Рыбинского водохранилища стало образование плавучих островов из всплывших торфяников, часть из которых взрывалась и отправлялась в грязесток, а часть прибивалась к отмелям и зарастала растительностью.

Из-за экстренной работы еще недостроенной Рыбинской ГЭС в военные годы и, как следствие, сброса воды ради получения электроэнергии, затопление Рыбинского моря продолжалось до 1947 года (хотя по первоначальному проекту оно должно было заполниться в течение двух гидрологических лет 1941—1943 гг.). В результате водохранилище заняло огромную площадь более четырех с половиной тысяч квадратных километров, а его дном стали земли от Рыбинска через Пошехонье-Володарск до Череповца, от Череповца до Весьегонска, от Весьегонска через Мышкин до Рыбинска. Море поглотило реки Шексну и Мологу и все пространство между ними, называемое Молого-Шекснинским междуречьем. Частично были подтоплены 7 городов и полностью затоплен один город — Молога.

Строительство Рыбинского и Угличского гидроузлов имело не только огромное экономическое значение для энергетики Советского Союза, но и повлекло за собой масштабные социальные и экологические последствия, которые и по сей день спустя уже восемьдесят лет вызывают споры среди историков, экологов и простых граждан по вопросам целесообразности данных сооружений. Дело в том, что р. Волга еще со времен Древней Руси являлась важной транспортной артерией, берега которой были густонаселенны. В связи с этим на первое место выходил вопрос о необходимости организации широкомасштабного переселения из зоны затопления, причем в самые сжатые сроки.

При сооружении Рыбинского и Угличского гидроузлов полностью или частично попадала под затопление территория восьми административных районов Ярославской области (Некоузского, Пошехоно-Володарского, Мологского, Угличского, Мышкинского, Рыбинского, Брейтовского и Ермаковского), общей площадью более 400 тысяч га.

В связи с возведением только Угличской плотины и только в пределах одного Угличского района подлежал полному и частичному затоплению 21 населенный пункт, общей численностью 843 двора. Учитывая развернувшееся параллельно с возведением плотины промышленное строительство, и имеющийся в связи с этим недостаток рабочей силы, предусматривалось переселение большей части этих хозяйств в пределы городской черты г. Углича. Остальные подлежали доприселению в колхозы, имеющие также острый недостаток рабочей силы, наконец, меньшая часть размещалась внутри своего же землепользования, но на новом месте.

Кроме того, внесение корректировок в план строительства в 1937 году, а именно поднятие подпорного уровня Рыбинского водохранилища с отметки 98 м до отметки 102 м, привело к значительному увеличению предполагаемой зоны затопления. Речь шла о полном и частичном отчуждении земли у почти четырехсот колхозов, не считая личных хозяйств (вместе с колхозами — более 17 000 хозяйств) и переселения целого города Мологи, население которого насчитывало около одной тысячи дворов. Особенно сложные условия для переселения были именно в Мологском крае, так как он подлежал полному затоплению, и его переселение внутри района было не возможно. Расстояние транспортировки переселенцев и их имущества равнялось от 30 до 350-ти километров. Всего из Мологского района подлежало выселению 35 колхозов с общим количеством населения от четырех до шести тысяч хозяйств. Переселение проводилось в основном в пределах Ярославской области в порядке доприселения в уже существовавшие колхозы Некоузского, Рыбинского, Тутаевского, Ярославского, Гаврилов-Ямского районов, а также Буйского района (ныне Костромской области), некоторые хозяйства были отправлены на Дальний Восток. Значительная часть мологжан также осела на постоянное место жительства в г. Рыбинске (поселок Слип), Ярославле и Тутаеве.

Частичному затоплению, а, следовательно, и переносу строений (правда внутри существовавшей городской черты) подлежали города Углич, Мышкин и Брейтово. Помимо этого к 1947 году (когда ожидался подъем воды в Рыбинском водохранилище до запланированной отметки в 102 м) возникла угроза подтопления вышеуказанных жилых пунктов, в связи с чем были в срочном порядке проведены работы по обвалованию и укреплению берегов.

В итоге переселение, начатое с осени 1936 года и планировавшееся к проведению в кратчайшие сроки (до 1 августа 1939 года), было плохо продумано и организовано и растянулось почти на 4 года. Огромный объем работ и огромные расстояния транспортировки потребовали соответственно огромных финансовых затрат, а на деле ощущалась элементарная нехватка транспорта и стройматериалов. Перевозка домов проходила в спешке и неподходящих погодных условиях (бревна отсыревали), в основном силами и на средства самих же жителей и была завершена в основном только к 1941 году. Помимо социальной катастрофы заполнение чаши Рыбинского водохранилища обернулось утратой многих памятников истории и культуры русского народа.

Строительство Рыбинско-Шекснинского и Угличского гидроузлов официально было завершено 30 июля 1955 года с утверждением Советом Министров СССР акта правительственной комиссии о приеме Угличской и Рыбинской ГЭС в промышленную эксплуатацию.

Волгострой стал гигантским сооружение третьей Сталинской Пятилетки. По объему работ и по стоимости строительства он превысил даже Днепрострой и Беломоро-Балтийский канал.

Проект «Большой Волги» начал активно разрабатываться еще с начала 1930-х годов, и преследовал своей целью более полное использование водно-энергетического потенциала р. Волга в рамках намеченной глобальной индустриализации страны. Создание же глубоководного пути на Верхней Волге стало особенно необходимо после ввода в эксплуатацию в 1937 году канала имени Москвы, соединившего Москва реку с Волгой. В результате чего на территории Ярославской области Волгостроем было намечено и осуществлено строительство трех крупных гидроузлов Угличского, Рыбинского (двух из восьми намеченных по схеме «Большая Волга») и Шекснинского на р. Шексне. Помимо глобального замысла соединения столицы водными путями с пятью морями, та часть проекта, которая касалась нашей области, преследовала разрешения следующих задач: создание глубоководного пути на участке верхнего плеса р. Волги от г. Рыбинска; зарегулирование стока р. Волга и ее притоков, путем создания двух огромных водохранилищ и использование р. Волга как энергетического источника.

Волгострой на трех гидроузлах возвел более 30-ти объектов гидротехнических сооружений: две бетонные плотины, три земляные плотины, два шлюза, две гидроэлектростанции с открытыми подстанциями, шесть подводящих и отводящих каналов, тринадцать дамб. Был открыт прямой судоходный путь по Волге из Москвы до Астрахани, из центра страны до Каспия. Через Рыбинское водохранилище были проложены важные судоходные трассы: Рыбинск — Углич — Иваньково, Рыбинск — Череповец, Рыбинск — Весьегонск. Были сокращены пути между городами. Угличская и еще не достроенная Рыбинская ГЭС в условиях сложнейшего военного времени обеспечили Москву так необходимой на тот момент электроэнергией, совместно выработав за 1940 — начало 1946 гг. 4 190 632, 9 тыс кВтч энергии. Помимо этого только за 1942 год через шлюзы было проведено около 1 мл. тонн различных грузов и свыше 1 млн. фестметров древесины.

Однако в долгосрочной перспективе был выявлен не учтенный на тот момент целый комплекс проблем, связанных с эксплуатацией данных гидросооружений: это постоянный процесс подтопления и разрушения берегов, ухудшение качества воды, массовая гибель рыбы, штормы на море и изменение климата. Все вышеперечисленное, а также вопросы о целесообразности затопления огромных площадей плодородных земель, разрушения большого количества поселков, г. Мологи, исторических памятников, людских трагедий (которые неизбежно повлекло за собой переселение) до сих пор являются предметом научных споров и дискуссий.