В начале 70-х годов ускоренными темпами развивались нефтехимическое и шинное производства. Энергетическому комплексу в составе ТЭЦ-1 не удавалось в полной мере обеспечивать тепловые нагрузки потребителей. В апреле 1975 года Минэнерго СССР и Миннефтехимпром СССР было утверждено «Решение Технического совещания по вопросу обеспечения тепловых нагрузок Нижнекамского промышленного узла», в котором говорилось о необходимости строительства Нижнекамской ТЭЦ-2.
В декабре этого же года генпроектировщиком - Львовским отделением института «Теплоэлектропроект» разработан «Технический проект Нижнекамской ТЭЦ-2 мощностью 570 тыс. кВт» с отпуском пара 1887 т/час и тепла с горячей водой 335 Гкал/час.
В состав основного оборудования вошли котлы высокого давления паропроизводительностью 500 т/час каждый, водогрейные котлы по 180 Гкал/час, турбоагрегаты мощностью от 40 до 165 тыс. кВт-час. Основным топливом был утвержден мазут.
Весной 1976 г. генподрядчик - УС «Татэнергострой» приступил к строительству НкТЭЦ-2.
Впервые в системе «Татэнерго» сооружалась тепловая электростанция с высокоэкономичными и экологически более безопасными котлами и самыми мощными турбинами с комбинированным отпуском пара и горячей воды.
Несомненно, новейшие образцы оборудования подогревали интерес специалистов-энергетиков, прибывавших на стройку Нижнекамской ТЭЦ-2. По мере нарастания фронта монтажных и наладочных работ коллективы станции и строительно-монтажных организаций все более ощущали важность объекта, от которого зависело устойчивое развитие нефтехимического комплекса.
В 1978 году был начат монтаж энергетического котла. На 250 м уверенно устремился ввысь ствол дымовой трубы № 1.
В 1979 году очертились контуры Нижнекамской ТЭЦ-2. Шла подготовка к пуску. Коллективы станции, строителей, монтажников, наладчиков, проектировщиков, осознавая всю важность поставленной задачи, трудились напряженно, с полной самоотдачей. Возникающие организационные и технические вопросы решались оперативно, не сдерживая строительства.
Параллельно со строительно-монтажными работами выполнялась ревизия устанавливаемого оборудования, запорной, регулирующей и предохранительной арматуры. Быстро устранялись выявленные дефекты и неполадки.
Наступала зима, для проведения предпусковых операций в цехах нужен технологический пар. И 23 ноября от ТЭЦ-1 через паропроводы Нефтехимкомбината он был подан в главный корпус, на мазутное хозяйство и в химический цех ТЭЦ-2. Темпы подготовки к пуску оборудования возросли.
В начале декабря была завершена подготовка к работе установки подпитки теплосети и первого блока химобессоленной воды. Произведено заполнение теплосетей собственных нужд. Подана химобессоленная вода в главный корпус для предпусковых промывок оборудования.
Топливно-транспортный цех принял мазут. После опробования всей системы мазутохозяйства персонал обеспечил циркуляцию подогретого мазута.
Пусковые операции на основном оборудовании были расписаны буквально по минутам.
Энергетический котел №1 был растоплен 22 декабря 1979 года. Так станция встретила День энергетика.
А через несколько дней после прогрева главных паропроводов и пуска турбины был синхронизирован с системой первый генератор и начато комплексное опробование энергоблока.
27 декабря 1979 года турбогенератор ст.№1 был включен в сеть, а 30 декабря после комплексного опробования введен в эксплуатацию первый энергоблок.
11 января 1980 года Нижнекамская ТЭЦ-2 вошла в строй действующих. Через четыре месяца на станции включили второй турбогенератор. Общая мощность удвоилась и Нижнекамская ТЭЦ-2 утолила голод нефтехимиков и сняла напряжение с Нижнекамской ТЭЦ-1.
В этом же году, перекрыв все известные в системе темпы, Нижнекамская ТЭЦ-2 ввела в работу два котла ТГМЕ-464 и две противодавленческие турбины. К середине 1983 г. на электростанции была достигнута проектная электрическая мощность. На проектную тепловую мощность Нижнекамская ТЭЦ-2 вышла в 1987 г., с вводом восьмого и девятого котлов.
Большим и важным событием для НК ТЭЦ-2 стал перевод на сжигание газового топлива, благодаря которому повысилась надежность эксплуатации котельного оборудования и улучшились условия работы персонала котельного отделения котлотурбинного цеха.
Для покрытия все возрастающей потребности города в тепловой энергии в 1991 г. на НК ТЭЦ-2 введена в эксплуатацию пиковая бойлерная установка производительностью 180 Гкал тепла в час и начат отпуск тепла с горячей водой в городскую отопительную систему.
9 декабря 1998 года запущена в эксплуатацию насосная пенотушения на мазутном хозяйстве ТТЦ.
5 ноября 2001 года приняты в эксплуатацию вновь смонтированные баки подпитки теплосети ст. №1 и ст. № 2 V=1000м3.
1 апреля 2005 года решением Совета директоров ОАО «Генерирующая компания» в свете реформирования энергосистемы произошло слияние двух нижнекамских теплоэлектроцентралей и создание единого предприятия Нижнекамская ТЭЦ
1 июня 2010 года в процессе реформирования энергосистемы Республики Татарстан путем выделения и реализации имущества ОАО «Генерирующая компания» (филиал Нижнекамская ТЭЦ) создано Общество с ограниченной ответственностью «Нижнекамская ТЭЦ». Нижнекамская ТЭЦ-2 вошла в группу компаний ОАО «Татнефть» и начала самостоятельную работу как его 100 процентное дочернее предприятие – ООО «Нижнекамская ТЭЦ».
9 сентября 2012 года на совещании с участием генерального директора ОАО «Татнефть» по вопросам повышения эффективности работы Нижнекамской ТЭЦ было принято решение о целесообразности установки 2-х турбин низкопотенциального пара.
В ноябре 2012 года генеральным проектировщиком была выбрана проектная организация ОАО «Инженерный центр энергетики Урала». Выполнена разработка проектной документации «Строительство мощностей по выработке электроэнергии с применением турбин низкопотенциального пара в г. Нижнекамске».
Начато строительство пристроя главного корпуса для установки двух турбин К–110-1,6. Строительно-монтажные работы выполнялись генеральными подрядчиками ООО «Нефтехимзаводстрой» и ООО «КамЭнергоРемонт».
В 2013 году выполнен монтаж мостового крана грузоподъемностью 132 тонны, в пристраиваемую часть главного корпуса. Закончено строительство пристраиваемой части главного корпуса. Производится монтаж основного и вспомогательного оборудования турбины К-110-1,6 .
В конце 2015 года введены в эксплуатацию турбина Р-100 ст.№5 мощностью 100 МВт и турбоагрегат К-110 ст.№6 мощностью 110 МВт, Р-100 ст.№4 на полную мощность (с 70 МВт на 100 МВт) и турбоагрегат К-110 ст.№7 мощностью 110 МВт.
Таким образом, установленная мощность ООО «Нижнекамская ТЭЦ» после реконструкции составила 724 МВт.