前身为济宁电灯股份有限公司，简称济宁电灯公司。1918年由济南人士马丹铭联合济宁人士潘复、靳云鹏等30余人，经国民政府农商部批准注册开办。位于济宁城区东南关古运河东岸，1920年建成发电。1948年，济宁二次解放后，由人民政府接收，更名济宁发电厂，1949年正式发电。1968年5月，济宁发电厂第二次迁址，建在济宁城区西南杜庄东北处，1973年3月竣工投入发电。1994年，济宁发电厂进行改制，75%的股份划归山东华能发电股份有限公司，25%的股份仍归属山东电力集团公司。2000年12月28日，华能国际电力股份有限公司全面完成并购山东华能发电股份有限公司的各项工作，山东电力集团公司将其在济宁发电厂拥有的25%的股权转让给华能国际电力股份有限公司，同时将济宁发电厂运营管理权一并移交给华能国际。2001年1月6日，济宁发电厂更名为华能济宁电厂。
1991年，主要生产设备有发电机4台，其中，5万千瓦2台，10万千瓦2台；汽轮机4台，其中，75万千瓦2台，10万千瓦2台；锅炉4台；发电量为18.34亿千瓦时。2001年，3号机组进行增容节能改造，改造后容量由10万千瓦增至11.5万千瓦。2002年，5、6号机组扩建工程开工，为2×135兆瓦循环流化床超高压机组，2003年整组试运，创造了全国440吨/小时循环流化床机组建设的最短纪录。锅炉为SG—440/13.7—M563，汽机型号为N135—13.24/535/535，主变压器型号为SFPS10—170000/220。2007年，#3机组退出调度运行。2008年，机组改建工程开工建设，2009年投产运行，为亚临界机组。同年，#4机组退出调度运行。随着山东省电力工业的不断发展，济宁发电厂的劳动组织也不断变化，经几次调整，逐步形成厂、车间（分场、公司）、班组三级管理网络。2010年，华能济宁电厂设独立一级部门15个，在职职工1527人，其中大专以上学历人员626人。
2010年，华能济宁电厂总装机容量97万千瓦，主要设备有发电机组13.5万千瓦2台、35万千瓦2台，440吨/小时锅炉2台、1180吨/小时2台。综合生产能力1.5万千瓦，发电量2490万千瓦时，年供热量15.81万吉焦，向济宁地区以外输出电量472.68亿千瓦时。