En 1910, la Compagnie Centrale d’Énergie Électrique reprend la concession d'électricité de la région de Rouen et se lance dans un vaste programme d'électrification. Dès 1911, une nouvelle centrale thermique capable de centraliser l'ensemble de la production électrique est construite à Grand-Quevilly, en bordure du fleuve.

L'usine est mise en service en 1913. Avec une puissance de 23 000 kW, produite par quatre groupes générateurs alimentés par huit chaudières, elle est en mesure d'assurer l'éclairage de l'ensemble de l'agglomération rouennaise et de fournir aux nombreuses industries implantées sur la rive gauche toute l'énergie qu'elles requièrent.

Durant la Première Guerre mondiale, les besoins des industries participant à la défense nationale entraînent une augmentation de près de 140 % de la production électrique. L'usine, trop sollicitée, sort fortement éprouvée du conflit. Le renouvellement de son équipement s'impose. Deux groupes turboalternateurs supplémentaires de 10 000 kW lui sont adjoints en 1924 et en 1927, ses anciennes turbines sont remplacées par un groupe de 15 000 kW. Parallèlement, la surface du parc à charbon est augmentée et un nouvel appontement en béton armé est construit sur la Seine. Son programme de modernisation s'achève en 1932 avec la mise en service d'un groupe générateur supplémentaire qui porte sa puissance à 90 000 kW.

Gravement endommagée lors des bombardements de 1941 et 1942, la centrale électrique de Grand-Quevilly est déclassée progressivement après la guerre, remplacée par la centrale électrique de Dieppedalle mise en service en 1949 et construite, juste en face, sur la rive opposée.

L'usine désaffectée est entièrement rasée dans les années 1950.