A Visonta térségében található lignitmezőre alapozva a mai mátrai erőmű beruházása 1965-ben kezdődött el.
1967. október 1-jével alakult meg a Gyöngyösi Hőerőmű Vállalat, mely később, 1968. május 29-én a világ első űrhajósáról a Gagarin Hőerőmű Vállalat nevet vette fel.
A nagyobb volumenű lignitbányászatot 1917-ben a Gyöngyöspatai Kovaföldművek Rt. indította el, majd 1918-ban Mátravidéki Szénbányák Rt. néven egy önálló bányavállalat alakult. A Gagarin Hőerőművet kiszolgáló Thorez bánya - később Visonta bánya - beruházása 1962-ben kezdődött, a bányanyitás pedig 1964-ben történt. A Mátraaljai Szénbányák 1968-ig mélyművelésű, ettől kezdve külfejtéses technológiával termelte ki a lignitet. A visontai külfejtéses bányászat 1964-ben, a bükkábrányi 1985-ben kezdte meg működését.

Erőművi egységként 2db 100 MW-os (I - II. számú) és 3db 200 MW-os (III – IV – V. számú) blokk épült meg. Az első 100 MW-os blokk átadása 1969. évben, az utolsó 200 MW beépített teljesítményű blokk átadása 1972. évben fejeződött be.
1969. június 19-én 18.15 órakor történt meg az erőmű első blokkjának párhuzamos kapcsolása az országos hálózatra.
Az erőmű berendezéseinél megvalósított fejlesztések közül kiemelkedik az 1986-1992 között elvégzett nagy rekonstrukciós program, mely megalapozta a későbbi élettartam-növelő beruházásokat. A rekonstrukció keretén belül a 3 db 200 MW-os blokknál felújításra illetve cserére kerültek a fő- és segédberendezések. Új membránfalas gőzkazánok és német, LURGI típusú elektrofilterek kerültek beépítésre, valamint megvalósult az irányítástechnikai rendszerek korszerűsítése. Ezenkívül felújításra kerültek a gőzturbinák, generátorok, transzformátorok, hűtőrendszerek és a szállító rendszer egy része.
Az erőmű 1992. január 1-jétől részvénytársasági formában működött, majd 1993. április 1-től végrehajtásra került a Mátraaljai Szánbányák és a Mátrai Erőmű Zrt. tulajdonosi és szervezeti integrációja, a létrejött vertikum elnevezése Mátrai Erőmű Részvénytársaság.
Az 1995 decemberében megvalósult villamosenergia - ipar privatizációját követően a Mátrai Erőmű Zrt. részvényeinek többsége német tulajdonba került.
Az Észak-Magyarországon meglévő, jelentős lignitvagyonra alapozva a társaság 1998-2000 években teljesítmény – és élettartam-növelő felújításokat hajtott végre a 200 MW -os blokkoknál, ehhez kapcsoltan környezetvédelmi beruházásokat végzett el.
Az erőműben elsőként a világon került beépítésre a hűtőtoronyba a füstgáz kéntelenítő FGD rendszer. Ezt a lépést ma már a világ több pontján alkalmazzák. A füstgáz így a hűtőtornyokon keresztül távozik a szabadba, de az erős elektrofilteres tisztítás és kéntelenítő eljárás után csupán annak kondenzált víztartalma lesz látható a kéményből kijőve.

Az erőmű 3db 200 MW-os blokkjának jó műszaki állapota lehetőséget adott arra, hogy megújító (retrofit) munkák elvégzésével a blokkok bruttó teljesítményét meg lehetett növelni, élettartamát pedig meghosszabbítani. A Mátrai Erőmű Zrt. megvalósította és 1999. évtől alkalmazza a korszerű, környezetbarát úgynevezett sűrűzagyos salak-pernye elhelyezési technológiát. A társaság 2003-ban befejezte retrofit programját, melynek keretein belül a 100 MW-os I. és II. blokkokat is rákötötte a füstgáz-kéntelenítőre.
A 2007-ben üzembe helyezett 2db előtét gázturbina beépítésének elsődleges célja a blokkok szabályozhatóságának javítása volt. A gázturbinához kapcsolt generátor egyrészt önálló egységként villamos energiát termel, másrészt a gázturbinából kilépő füstgáz hője egy hőcserélő segítségével a IV. és V. számú blokkok nagynyomású előmelegítőinél hasznosítható, tovább javítva ezzel a hatásfokot.
A retrofit és a gázturbina beépítését követően a társaságnál működő villamosenergia-termelő blokkok teljesítménye az alábbi:
I. blokk | 100 MW | lignit/biomassza |
II. blokk | 100 MW | lignit/biomassza |
III. blokk | 220 MW | lignit/biomassza |
IV. blokk | 232 MW | lignit/biomassza |
V. blokk | 232 MW | lignit/biomassza |
VI. blokk | 33 MW | földgáz |
VII. blokk | 33 MW | földgáz |
Az Erőmű lignit tüzelőanyag ellátását a Társaság két bányája, a Visontai és Bükkábrányi bányája biztosítja. A Visontai és Bükkábrányi nemzeti lignitvagyon gazdaságosan kitermelhető hányada tartós biztosítékot ad a cég működéséhez.
A visontai külfejtéses bányászat 1964-ben, a bükkábrányi 1985-ben kezdte meg működését.
Az erőmű a megújuló energiatermelésben is jelen van, ezáltal jelentős mértékben hozzájárul az ország EU-n belül vállalt fenntarthatósági mutatóinak teljesüléséhez: a kelet-magyarországi mezőgazdaság melléktermékeként jelentkező biomasszák hasznosításával. A CO2 - kibocsátás mérséklése érdekében a társaság a tüzelőanyaghoz keverve, ~10%-os mennyiségben biomasszát is éget.
Mérföldkőnek számított a zöldenergiában a Visontán 2015. évben átadott - akkor Magyarország legnagyobb - 16 MW-os fotovoltaikus erőmű létesítése, melyet 2019-ben újabb 20 MW-os naperőmű üzembe jövetele követett Bükkábrányban. Ezek a beruházások több szempontból is kiemelt jelentőséggel bírnak. Egyrészt a megújuló energiaforrások alkalmazásával hazánk magas energiahordozó - importfüggőségét csökkentik, illetve hozzájárulnak a megújuló energiaforrásból származó villamosenergia-termelés EU által előírt részarányának a teljesítéséhez, másrészt a környezeti fenntarthatóság és klímavédelem tekintetében lehetővé teszik a hazai CO2 csökkentését.
Naperőművek üzemeltetési és karbantartási feladatait az erőmű és a bányák területén tevékenykedő villamos üzemeltetési és karbantartási szakemberek látják el. Munkájuk azonban nem csak Mátrai Erőmű által létesített, és azóta értékesített 16 és 20 MW-os egységre korlátozódik, hanem az MVM Csoport számára is hasonló szolgáltatásokat nyújtanak, így összességében 76 MW-nyi fotovoltaikus erőművi kapacitás felügyeletét is biztosítják.
A mátrai erőműhöz kapcsolódóan 2007-ben ipari park jött létre, melynek összterülete 244 hektár törzsterületből és 15 ha fejlesztési területből áll, közigazgatásilag részben Visonta, részben Halmajugra községekhez tartozik. Észak-keletről a markazi víztározó, keletről Markaz településhez tartozó mezőgazdasági terület, délről mezőgazdasági művelésbe visszaadott, tájrendezett bányaterület, nyugatról pedig Visontához tartozó tájrendezett bányahányóra telepített szőlőültetvények és erdős terület határolja.
Az erőmű közvetlen közelébe telepűlt vállalkozások, gyártóüzemek részben a rendelkezésre álló olcsó energiára és a meglévő infrastruktúrára, részben az erőművek üzemeltetésével keletkező melléktermékek hasznosítására, valamint a biomassza együttégetési projektekre alapozták letelepedési szándékukat. A keletkezett melléktermékek hasznosítása érdekében gipszkarton – és alfa félhidrát-gyártás települt az erőmű közelébe, valamint biodízel-, bioetanol gyár is működik a területen, amely hőt és villamos energiát vesz igénybe a Mátrától.