Задолго до начала реализации плана ГОЭЛРО, в июле 1887 года, в Москве приступило к работе учрежденное за год до этого по инициативе братьев Сименс в Санкт-Петербурге «Акционерное общество электрического освещения» 1886 года.
В декабре 1888 года была введена в эксплуатацию первая центральная электростанция Москвы — «Георгиевская», мощностью 1,5 МВт. Сегодня в ее здании расположен Московский государственный выставочный зал «Малый манеж». 28 ноября 1897 года включили в работу первую очередь электростанции «Раушская» мощностью 3,3 МВт (старейшая в ПАО «Мосэнерго» электростанция ГЭС-1 им. П. Г. Смидовича). «Раушская» стала первым в Москве энергетическим проектом промышленного значения: электростанция вырабатывала переменный трехфазный электрический ток, что давало возможность использовать более высокое напряжение и передавать мощность на дальние расстояния.
В марте 1914 года введена в эксплуатацию первая в мире торфяная электростанция «Электропередача» мощностью 10 МВт (ГРЭС-3 им. Р. Э. Классона).
16 декабря 1917 года В. И. Ленин подписал декрет Совета Народных комиссаров о национализации «Общества электрического освещения 1886 года»: имущество общества было конфисковано и передано в собственность государства. При этом ведущие специалисты компании — Р. Э. Классон, Г. М. Кржижановский, С. Я. Аллилуев, Л. Б. Красин, И. И. Радченко, П. Г. Смидович, В. В. Старков — остались работать на своих местах. Общее руководство национализированными электростанциями осуществлял отдел электротехнической промышленности Высшего совета народного хозяйства (ВСНХ).
В 1918 году Президиум ВСНХ РСФСР принял решение об объединении на параллельную работу электростанций Москвы. Для осуществления этой задачи учреждено Объединение государственных электростанций (ОГЭС) Московского района, а 24 сентября 1921 года постановлением коллегии Главэлектро сформировано Управление объединенными государственными электростанциями Московского района (ОГЭС), в которое вошли МГЭС-1, «Трамвайная», «Электропередача», «Шатурская», «Глуховская», «Павлово-Посадская» и «Ореховская».

17 декабря 1921 года в системе ОГЭС была организована центральная диспетчерская служба дежурных инженеров.

5 января 1922 года постановлением Президиума ВСНХ создано Московское объединение государственных электрических станций (МОГЭС). Трест действовал на началах хозрасчета. В основе хозрасчета было введение тарифов на электроэнергию, соответствующих ее себестоимости, что означало для электростанций прекращение государственного снабжения — как денежного, так и продовольственного. Самые высокие тарифы были установлены для торговых помещений, самые низкие — для квартир и государственных учреждений. Тарифы для промышленности были в три раза меньше, чем тарифы за освещение квартир.
В 1924 году началась электрификация рабочих районов столицы. Правлением МОГЭС был разработан комплексный план электрификации всей московской промышленности и развития электросетей. Первым звеном кольца электрических линий вокруг Москвы стала линия Кашира ─ Москва, на которой впервые было освоено напряжение 115 кВ, а также подстанции в Кашире и Кожухове. Вторым звеном электрокольца стала ЛЭП Шатура ─ Москва на металлических опорах, которая вступила в эксплуатацию 23 сентября 1925 года. Столица получила надежную схему электроснабжения.
Московская энергосистема становится крупнейшей в стране. Производительность электростанций достигла 820 тыс. кВт, в столице появился новый электрифицированный транспорт: электропоезд, троллейбус и метрополитен.
30 ноября 1931 года состоялся ввод в эксплуатацию высоковольтного кольца вокруг Москвы напряжением 110 кВ.
29 июля 1932 года трест МОГЭС преобразован в районное энергетическое управление «Мосэнерго». 1932 год был последним годом первого пятилетнего плана развития народного хозяйства СССР. За годы пятилетки установленная мощность электростанций «Мосэнерго» выросла в 2,7 раза, а выработка электроэнергии — в 3,5 раза. Были расширены Шатурская ГРЭС (до 136 тыс. кВт), Каширская ГРЭС (до 186 тыс. кВт), ГРЭС-3 им. Р. Э. Классона (до 46 тыс. кВт), строились новые электростанции. В последующие десять лет МОГЭС удалось увеличить генерирующие мощности региона со 109,6 до 492,9 МВт. Одновременно с ростом мощности росла и развивалась электросеть.
После начала войны работы по строительству новых энергообъектов сворачиваются, начинается эвакуация оборудования московских электростанций в восточные районы страны. Оставшиеся в эксплуатации энергообъекты бесперебойно обеспечивали электроэнергией оборонные объекты и электрозаграждения на пути противника.
В 1943 году началось возвращение в Москву из эвакуации энергетического оборудования, было введено в строй 236 тыс. кВт новой мощности. При этом в «Мосэнерго» опробовались и новые рационализаторские идеи. Так, в 1943 году на электростанциях «Мосэнерго» стали внедрять системную автоматику, а на Угличской и Рыбинской ГЭС были включены первые автоматические регуляторы частоты.
За самоотверженную работу в годы войны коллектив «Мосэнерго» был награжден орденом Отечественной войны I степени, который вручался только за боевые заслуги.
В конце 1940-х годов была осуществлена связь Московской энергосистемы с Ивановской, Ярославской и Горьковской энергосистемами. В 1956 году была введена высоковольтная линия из Куйбышева в Москву. «Мосэнерго» стало основой формирования Единой энергетической системы Европейской части страны.
Сегодня ПАО «Мосэнерго» — основной производитель электрической и тепловой энергии для Московского региона, объединяющего два субъекта Российской Федерации — Москву и Московскую область. В состав компании входят 15 тепловых электростанций.