秦山核电一期工程由中华人民共和国核工业部主导推进，于1985年动工，1991年12月首次实现并网发电，成为当时中国大陆投产的唯一一套核电机组。机组在测试运行了两年之后，正式投入商业运营。
一期建成后不久，秦山核电站又先后开工建设了二期和三期工程，并引进国外技术力量和国内地方政府资本参与建造。二期工程依然由中国自主承担设计、建造和运营任务，采用压水型反应堆技术，安装四台65万千瓦发电机组，分别于2004年和2011年建成。
三期工程由中国和加拿大政府合作，采用加拿大提供的重水型反应堆技术，建设两台70万千瓦发电机组，于2003年建成。
2015年1月12日17时，秦山核电厂扩建项目方家山核电工程2号机组成功并网发电。至此，秦山核电基地现有的9台机组全部投产发电，总装机容量达到656.4万千瓦，年发电量约500亿千瓦时，成为目前国内核电机组数量最多、堆型最丰富、装机最大的核电基地。