Первые экспериментальные проекты в области теплофикации Москвы начались в конце 1920-х годов с прокладки первого паропровода от экспериментальной ТЭЦ ВТИ (сегодня — ТЭЦ-9 «Мосэнерго») к заводам «Динамо» и «Парострой».

28 января 1931 года, с целью проектирования, строительства и эксплуатации тепловых сетей столицы, в тресте «МОГЭС» (Московское объединение государственных электрических станций, в 1932 году трест преобразован в районное эксплуатационное управление «Мосэнерго»), было организовано предприятие «Теплосеть МОГЭС».

С созданием этого предприятия началась история ПАО «МОЭК», которое в настоящее время является единой теплоснабжающей организацией Москвы и осуществляет эксплуатацию и развитие тепловых сетей города.

В 1931 году был проложен первый в Москве водяной теплопровод — от Московской государственной электростанции №1 (МГЭС-1, в настоящее время ГЭС-1 им. П.Г. Смидовича) на Раушской набережной через Старый Москворецкий мост и по улице Разина (Варварка) до здания Высшего Совета народного хозяйства (ВСНХ) на площади Ногина (Китай-город). В это же время была разработана первая генеральная схема теплофикации Москвы с крупными ТЭЦ на периферии города. В дальнейшем ТЭЦ «Мосэнерго» и связанные с ними тепловые сети проектировались и строились с учетом планов развития столицы.

С началом массовой жилой застройки районов Москвы в 1970-х годах от новых мощных ТЭЦ «Мосэнерго», в основном расположенных рядом с МКАД, стали прокладываться тепловые магистрали протяженностью 20–30 км. Одновременно в жилых районах стали сооружаться отдельно стоящие тепловые пункты (ЦТП) — на группу зданий. В 1980-х годах практически все жилые дома столицы были подключены к централизованной системе теплоснабжения.

К 1990-м годам в Москве была создана и развивалась уникальная теплоэнергетическая система, предполагающая единое управление производством, транспортом, распределением и сбытом тепловой энергией.

Эта система была нарушена в ходе социально-экономических трансформаций 1990-х — начала 2000-х годов, когда в городе осуществлялось нескоординированное с «Мосэнерго» строительство источников тепловой генерации — районных и квартальных тепловых станций, малых котельных.

Кроме того, в результате реформ этого периода «Мосэнерго» утратило контроль над тепловыми сетями. В результате соглашения между РАО «ЕЭС России» и Правительством Москвы распределительные сети и часть магистральных перешли в созданное в 2004 году Правительством Москвы ОАО «Московская объединенная энергетическая компания» (МОЭК), а основная часть магистральных сетей — в ОАО «Московская теплосетевая компания» (МТК), сформированное на базе предприятия «Теплосеть Мосэнерго». Правительство Москвы получило контроль над обеими вновь созданными компаниями. В 2006 году «МТК» вошло в структуру «МОЭК», а в 2012 году состоялось объединение этих двух компаний на базе «МОЭК».

Данная ситуация снизила эффективность, инвестиционную привлекательность и надежность системы теплоснабжения Москвы. С одной стороны, Правительство Москвы являлось владельцем ОАО «МОЭК» с низкоэффективными объектами генерации и основной частью теплосетевой инфраструктуры города, а с другой — органом, устанавливающим тарифы и управляющим тепловыми нагрузками — как для тепловых станций и котельных «МОЭК», так и для эффективных ТЭЦ «Мосэнерго», работающих в комбинированном режиме.

В 2007 году «Мосэнерго» как компания-производитель электроэнергии и тепла вошла в состав Группы «Газпром».

В 2010 году, в соответствии с вышедшим Федеральным законом «О теплоснабжении» (190-ФЗ от 27.07.2010), в России был установлен принцип обеспечения надежного и энергетически эффективного теплоснабжения с приоритетным использованием комбинированной выработки электрической и тепловой энергии.

13 августа 2013 года Правительство Москвы провело аукцион по продаже принадлежащих городу Москве акций ОАО «МОЭК», движимого и недвижимого имущества столицы, арендованного ОАО «МОЭК». Победителем было признано ООО «Газпром энергохолдинг», которое приступило к управлению «МОЭК» в ноябре 2013 года.

Переход «МОЭК» в Группу «Газпром» позволил восстановить единую систему производства, транспорта и сбыта тепловой энергии в Москве.

ООО «Газпром энергохолдинг» незамедлительно инициировало изменения конфигурации теплоснабжения столицы Москвы: начала осуществляться передача тепловырабатывающих объектов от «МОЭК» в «Мосэнерго» и переключение нагрузки с объектов тепловой генерации «МОЭК» на ТЭЦ. Целевой моделью стало сосредоточение всех объектов генерации в составе «Мосэнерго», тепловых сетей и сбытовых функций — в «МОЭК».

9 февраля 2015 года приказом Министерства энергетики РФ была утверждена Схема теплоснабжения Москвы до 2028 года, в соответствии с которой единой теплоснабжающей организацией в зоне деятельности ТЭЦ «Мосэнерго», тепловых источников «МОЭК» и других объектов тепловой генерации на этих территориях стало ПАО «МОЭК».

20 мая 2015 года на собраниях акционеров «Мосэнерго» и «МОЭК» были приняты решения о передаче ООО «Газпром энергохолдинг» полномочий единоличных исполнительных органов этих организаций.