Строительство Владимирской ТЭЦ-2 было начато в 1958 году, а официальной датой рождения станции принято считать 1962 год. Именно в этот год произошел пуск первого турбогенератора, и ток пошел к потребителям. Историю развития станции можно разделить на три этапа. Первая очередь была сдана в 1964 году, вторая окончена к 1982, а третья завершена в 1995 году. С ростом потребностей города в электрической и тепловой энергии росла и мощь Владимирской ТЭЦ-2.
А к январю 1999 года ТЭЦ полностью прошла техническое переоснащение под использование природного газа, как основного вида топлива. При этом топочный мазут по-прежнему может использоваться в виде резервного топлива.
С 2002 года на станции проводилась комплексная модернизация по внедрению автоматической системы управления производственно-технологическими процессами. Эти работы были закончены к 2011 году. Тем самым был увеличен бесперебойный срок эксплуатации узлов и механизмов, что позволило существенно снизить затраты на эксплуатацию и ремонт. А также стало доступно в более широком диапазоне регулировать тепловую нагрузку станции.
В настоящий момент собственником Владимирская ТЭЦ-2 является компания «КЭС-Холдинг», которая продолжает инвестиции в объект. 13 мая 2014 года специалисты станции закончили работы по пуско-наладке схемы выдачи мощности, которая включает в себя несколько новых электросетевых объектов. Эти работы являются очередным - предпоследним этапом по строительству новой энергетической установки мощностью 230 МВт. В ближайшее время планируется заключительная стадия работ – пробные пуски новой газовой турбины с подачей тока непосредственно в распределительную сеть. Пройдет проверку и отладку автоматика турбины, паропровода и пароперегревателя котла. Испытание нового энергоблока планируется при работе всего генерирующего оборудования станции с выходом на максимальную мощность.
Ввод новой энергетической установки позволил произвести замену морально устаревшего оборудования и увеличить объем вырабатываемой энергии. Общий размер инвестиций в проект превысит 9,4 миллиарда рублей.
На сегодняшний день Владимирская ТЭЦ-2 вырабатывает 415 МВт электрической мощности, тепловая мощность составляет - 1 045 Гкал/ч. Коллектив насчитывает более 660 человек.