高瀬川はその源を北アルプスの槍ヶ岳に発し、犀川に注ぐ信濃川水系の一級河川で、急流で水量も豊富であったことから、水力開発の適地として大正時代から注目されていた。東京電力の前身である東信電気が、1921（大正10）年に開発に着手すると、翌1922（大正11）年に高瀬川第一発電所で発電を開始し、1925（大正14）年までに第二から第五までの発電所を建設した（合計40,500kW）。
戦後の電力需要の高まりを受けて、当初、東京電力は上流に170mのダムを建設し、下流6ヶ所の発電所で最大43万kWを発電する計画であったが、水主火従から火主水従に移行したことや、既存の発電所が大正末期の開発で河川利用率が低かったことから、水力発電の大容量化、揚水化が必要となり、高瀬ダムと七倉ダムの2つのダムを建設し、落差229mを利用して、揚水発電を行う新高瀬川発電所の建設が計画された。
1969（昭和44）年に高瀬ダムの建設に着手し、1978（昭和53）年に七倉ダムが、1979（昭和54）年に高瀬ダムが完成し、同年6月に新高瀬川発電所の4号機が運転を開始した。その後、1981（昭和56）年5月に1・2号機、同年9月に3号機が発電を開始した（最大出力1,280,000kW）。また、1980（昭和55）年には七倉ダムの下流に中の沢発電所（最大出力42,000kW）が完成した。これらのダム、発電所の整備によって、高瀬川第二～四発電所は廃止、第一発電所は改修、第五発電所は高瀬ダムの湛水によって水没するため24mかさ上げし、現在地に移設された。
なお、工事着工した1969（昭和44）年には、「昭和44年8月豪雨」が発生し、高瀬川流域を大水害が襲った。これを契機に建設省が七倉ダムの下流に多目的ダムの大町ダムを建設し、1985（昭和60）年に完成している。
新高瀬川発電所は、上池の高瀬ダムと下池の七倉ダムの間2.7kmを2条の水圧鉄管で結び、七倉調整池の上流端の地山内に地下発電所を設け、発電機4台で揚水発電を行うものである。
高瀬ダムは、堤高176m、堤頂長362m、堤体積1,159万m3のロックフィルダムで、黒部ダム（186m、アーチダム）に次いでわが国第2位の高さ、ロックフィルダムとしてはわが国第1位の高さを誇る。有効貯水容量は1,620万m3である。右岸側には設計洪水量1,400m3/s（100年確立洪水量×1.2）の巨大なスキージャンプ式洪水吐きが設置されている。七倉ダムは、堤高125m、堤頂長340m、堤体積738万m3で、高瀬ダムと同様のロックフィルダムである。有効貯水容量は1,620万m3。七倉ダムの洪水吐きは、設計洪水量1,600m3/sで、高瀬ダムと同様のスキージャンプ式減勢工が左岸側に設置されている。ダム建設に情熱をかけた技術者たちの姿を描いた曽野綾子の「湖水誕生」（1985年）の舞台にもなった。
発電所は地下式で、地山の最小被りは鉛直方向200m、水平方向170mである。単機容量336MWの当時わが国最大の立軸フランシス形ポンプ水車を4台設置するため、発電所は幅27m、高さ54.5m、長さ165mの大規模なものとなり、掘削量211,700m3はわが国最大である。掘削は、最初にアーチ部を行い、幅3mのブロックでコンクリート巻立を順次施工し、アーチ部全長の巻立が完了した後、リフト高2.5mのベンチカットにより盤下げをした。壁面支保工は、コンクリート吹付、ロックボルト、岩盤PS工の併用である。変電所は発電所から約40m離れた下流側に位置し、幅20m、高さ36.3m、長さ109mで掘削量は約5万m3であった。掘削方法は発電所と同様であった。なお、新高瀬川発電所の最大出力1,280,000kWは、当時のわが国の全水力発電所の中で最大であった。（樋口輝久）
1) 東京電力株式会社高瀬川水力建設所：高瀬川電源開発工事報告、1981
2) 鹿島建設株式会社 東京土木本部高瀬川出張所：東京電力株式会社 新高瀬川発電所建設工事（発電所工区）工事誌、1979
3) 水力技術百年史編纂委員会：水力技術百年史、電力土木技術協会、pp.757-758、1992
