27 октября 1934 года совместным постановлением президиума Воронежского облисполкома и Воронежского городского совета и приказом по народному комиссариату тяжелой промышленности № 1423 в Воронеже был организован энергокомбинат, что стало отправной точкой в развитии воронежской энергетики.

В 1933 году вошла в строй Воронежская государственная районная электростанция (ВОГРЭС), включенная на параллельную синхронную работу с ГЭС-1. Сформировалась первая Воронежская энергосистема, в состав которой вошли две подстанции, кабельная линия электропередачи 35 кВ от ГЭС-1 до подстанций и воздушная линия электропередачи Воронеж – Семилуки. ВОГРЭС (ныне Воронежская ТЭЦ-1) с одним турбогенератором мощностью 25 МВт и городская электростанция ГЭС-1 (ныне Котельная №1, реконструирована в 1959 году) мощностью 3 МВт впервые были синхронизированы и включены на параллельную работу 11 октября 1933 года. В 1938 году построена линия электропередачи Воронеж – Липецк, обеспечившая синхронную работу ВОГРЭС и теплоэлектроцентраль Новолипецкого металлургического завода. Управление режимом нагрузки и оборудованием этих электростанций и электрических сетей осуществлялось дежурным персоналом ВОГРЭС и городской электростанции. Из-за низкой надежности электроснабжения потребителей было принято решение о строительстве линии электропередачи напряжением 110 кВ между ВОГРЭС и Липецкой ТЭЦ (Липецк до 1954 года входил в состав Воронежской области).

К концу 1948 года была восстановлена довоенная мощность ВОГРЭС – 49 МВт. К началу 1951 года как в Воронежской, так и в Липецкой области стал ощущаться острый дефицит электроэнергии. Приходилось вводить ограничения потребления электроэнергии, особенно в часы максимальных нагрузок. Таким образом, кроме задачи планирования и управления режимами параллельно работающих электростанций Воронежской и Липецкой областей появилась проблема управления энергопотреблением.

26 июля 1951 года приказом по Воронежскому энергокомбинату была создана диспетчерская служба для разработки и круглосуточного управления режимом и оборудованием электростанций и сетей. С 1 октября 1951 года диспетчерская служба во главе с бывшим начальником электроцеха ВОГРЭС Игорем Георгиевичем Молчановым начала функционировать. Первыми диспетчерами Центральной диспетчерской службы Воронежского энергокомбината были бывшие работники ВОГРЭС, которые прошли прекрасную школу оперативной работы от дежурного электромонтера до дежурного инженера электростанции.

В 1957 году принята в эксплуатацию и включена в параллельную работу с ВОГРЭС тепловая электростанция ТЭЦ-2. В 1958–1962 годах в городах и поселках Воронежской области установлены энергопоезда (города Борисоглебск, Калач, Россошь, Бутурлиновка). В 1959 году после завершения строительства линии электропередачи 220 кВ Воронеж – Грязи Воронежская энергосистема стала составной частью ЕЭС СССР.

Включение в 1959 году Воронежской энергосистемы на параллельную работу с Единой энергосистемой европейской части СССР существенно осложнило диспетчерское управление электростанциями и сетями Воронежской энергосистемы. Теперь режимы работы оборудования ВОГРЭС (ТЭЦ-1), ТЭЦ-2 и магистральных электросетей 110–220 кВ должны были согласовывать с Центральным диспетчерским управлением ЦДУ ЕЭС СССР, а диспетчеры Воронежской энергосистемы перешли в оперативное подчинение диспетчерам ЦДУ ЕЭС. Для эффективного оперативного управления Воронежской энергосистемой в 1962 года был сдан в эксплуатацию новый Центральный диспетчерский пункт, оснащенный современными средствами связи, телемеханики, диспетчерским щитом с мнемонической схемой, отображающей схему и состояние основного оборудования энергосистемы.

30 сентября 1964 года включен в работу энергоблок № 1 Нововоронежской АЭС. Это одно из старейших предприятий атомной энергетики РФ и крупнейший производитель электрической энергии Воронежской области, первая АЭС России с водо-водяными энергетическими реакторами ВВЭР. Станция сооружена в три очереди, пять энергоблоков вводились в работу с 1964 по 1980 год. С 2007 года на площадке Нововоронежской АЭС велось сооружение двух энергоблоков № 6 и № 7 нового поколения «3+», с реакторной установкой ВВЭР-1200. 27 февраля 2017 года в эксплуатацию был введен энергоблок № 6, 31 октября 2019 года – энергоблок № 7.

10 июня 2003 года создан Филиал Открытого акционерного общества «Системный оператор – Центральное диспетчерское управление Единой энергетической системы» – «Региональное диспетчерское управление энергосистемы Воронежской области» (Воронежское РДУ). 1 июля 2003 года Воронежское РДУ приняло на себя функции оперативно-диспетчерского управления энергосистемой Воронежской области.