大正9年（1920）總督府土木工程技師八田與一規畫在曾文溪流域上游興建「烏山頭水庫」，開鑿多條圳渠聯通曾文溪、北港溪、濁水溪等幾大水系。當時為了因應烏山頭水庫和嘉南大圳相關工程所需的電力，因此遂利用濁幹線引水道在雲林縣林內鄉規劃設計興建發電所，將所發的電力輸送到烏山頭水壩工地，當時命名為「濁水水力發電所」。濁水水力發電所在大正10年（1921）開始興建，大正12年（1923）完工啟用。此發電廠最特別之處在於「川流式水力發電」方式，內部裝置三部由日本東京奧村電機株式會社所製造生產的「橫軸法蘭西斯式水輪機」，三部日本東京奧村電機株式會社設計的「三相發電機」。

嘉南大圳完工啟用後即不需要此一發電所。此時臺灣電力株式會社卻亟需發電所，於是嘉南大圳水利組合遂將廠房機組以60萬日幣轉讓予臺灣電力株式會社。因此濁水發電所在烏山頭水庫完工後仍繼續運轉。921大地震導致濁水發電廠外牆出現裂縫，臺電一度要將其拆除。所幸在地方人士與文化界的聯手努力奔走之下，民國93年雲林縣政府將其登錄為縣定古蹟。