Сооружение Рыбинской ГЭС началось в октябре 1935 года с подготовительного этапа — возведения дорог, базы строительства, жилья. Земляные работы на сооружениях гидроузла начались в 1936 году, первый бетон был уложен в ноябре 1937 года. Особенностью строительства Рыбинской ГЭС являлось возведение бетонных сооружений (водосбросной плотины, шлюзов и здания ГЭС) в котлованах на пойме, вне русел рек, что позволило отказаться от строительства временных перемычек в русле рек, ускорить и упростить работы. Наибольшего масштаба земляные работы достигли в 1937 году, когда на строительстве Угличской и Рыбинской ГЭС было перемещено 13,5 млн. м³ грунта. К 1938 году земляные работы по котлованам основных сооружений (водосбросная плотина, шлюзы, здание ГЭС) были завершены. Земляные работы были довольно хорошо (для того времени) механизированы — примерно на 70 %.

24 июня 1940 года была перекрыта Волга, а 24 октября того же года — Шексна, пропуск воды производился через водосбросную плотину. Наполнение Рыбинского водохранилища началось 13 апреля 1941 года (до проектной отметки водохранилище было наполнено только в мае 1947 года), а 17 мая была сдана в эксплуатацию первая нитка шлюза. К началу войны здание ГЭС не было доведено до крыши, велись работы по монтажу первых двух гидроагрегатов. В крайне трудных условиях, с использованием временных навесов и брезентовых шатров 18 ноября 1941 года первый промышленный ток Москве дал первый гидроагрегат Рыбинской ГЭС мощностью 55 МВт. 22 ноября 1941 года, при готовности станции около 80 %, строительство ГЭС в связи со складывающимися тяжёлыми условиями было прекращено и возобновлено весной 1942 года в относительно небольших масштабах. Тем не менее, 15 января 1942 года удалось пустить второй гидроагрегат.

В 1942 году был выполнен относительно небольшой объём работ, в частности над агрегатами установлена временная кровля (колпаки). В 1943 году вёлся намыв грунта в хвостовую часть левобережной дамбы, производилась выемка грунта из отводящего канала и была смонтирована защитная запань из деревянных ряжей в нижнем бьефе, вёлся монтаж электротехнического оборудования. С 1943 года монтировался третий гидроагрегат (станционный № 5), который был пущен 15 августа 1945 года. В октябре 1946 года строительство гидроузла было передано эксплуатирующим министерствам электростанций и путей сообщения. Строительная организация министерства электростанций СССР совместно с отделом капитального строительства Дирекции Рыбинской ГЭС ввела оставшиеся три гидроагрегата. Четвёртый агрегат (станционный № 6) был пущен 31 марта 1948 года, пятый (станционный № 4) — 7 декабря 1949 года, последний, шестой гидроагрегат (станционный № 3) — 30 декабря 1950 года. По первоначальным планам завершить строительство Рыбинской ГЭС намечалось уже в 1939 году, затем этот срок был перенесен на 1942 год. Официально же строительство было завершено с утверждением Советом Министров СССР акта правительственной комиссии о приеме Угличской и Рыбинской ГЭС в промышленную эксплуатацию 30 июля 1955 года. Постепенно развивалась и схема выдачи мощности станции — первая ЛЭП на Москву была введена в эксплуатацию в 1941 году, вторая — в 1943 году, линии на Череповец были построены в 1959 и 1963 годах, линии 110 кв на Рыбинск — в 1945 и 1951 годах.

В машинном зале Рыбинской ГЭС было установлено всего 6 гидроагрегатов с поворотно-лопастными турбинами, работающими при расчётном напоре 11 – 15 метров, и вертикальными зонтичными гидрогенераторами.

Для строительства Рыбинской и Угличской ГЭС (включая работы по подготовке водохранилищ) была создана специализированная организация — Волгострой НКВД, ориентированная на преимущественное использование труда заключённых. При Волгострое 7 октября 1936 года был образован Волголаг. В связи с приостановкой работ по строительству станции, 24 февраля 1942 года Волголаг был отделен от Волгостроя и реорганизован в Рыбинский исправительно-трудовой лагерь (ИТЛ) значительно меньшей численности.

Управления Волгостроя и Волголага располагались у села Переборы (вблизи створа Рыбинской ГЭС). Руководство Волгостроем и Волголагом с момента их основания до 13 сентября 1940 года осуществлял Я. Д. Рапопорт, главным инженером строительства до сентября 1937 года являлся С. Я. Жук. После перевода Жука на строительство Куйбышевской ГЭС его должность занял В. Д. Журин, который с сентября 1940 года одновременно стал руководителем Волгостроя/Волголага, занимая эти должности до 1946 года (с перерывом в 1942—43 годах).

Существование современной промышленности невозможно представить без электростанций. Люди, стоявшие у истоков развития отечественной электроэнергетики, преследовали величайшие цели индустриализации страны: электрификацию как основу для создания самых передовых производительных сил; планомерное перевооружение всех отраслей народного хозяйства, культуры и быта на основе их электрификации; строительство гидроэлектростанций с учётом комплексного решения водохозяйственных задач (энергетика, транспорт); а главное, равномерное и рациональное размещение электроэнергетического хозяйства и производительных сил в стране с учётом подъёма отсталых районов.
Г.М. Кржижановский на VIII Всероссийском съезде Советов, состоявшемся в декабре 1920 года, важнейшим решением которого было принятие плана электрификации, разработанного Государственной комиссией по электрификации России (ГОЭЛРО) выразился так: «Если мы сумеем использовать огромные торфяные болота и силу наших рек и пустим электрические волны огромной мощности туда, где они нужны, мы превратим нашу нищую, темную, голодную, убогую страну в величайший источник света, красоты и силы».

В период «электрификации всей страны» у руководителей СССР появился грандиозный проект «Большая Волга», который был амбициозным и по названию, и по целям. Советские инженеры собрались связать одной водной магистралью промышленные центры с сырьевыми районами, обеспечить страну дешевой электроэнергией и вдобавок закольцевать все моря европейской части державы. Строительство гидроэлектростанций началось с Верхней Волги.

Специальное строительно-монтажное управление НКВД СССР «Волгострой», занимавшееся строительством Угличской и Рыбинской гидроэлектростанций было создано в соответствии с постановлением СНК СССР и ЦК ВКП(б) от 14 сентября 1935 года. Его целью было обеспечить глубоководный выход канала Москва-Волга в сторону Нижней Волги и Волго-Балтийской водной системы через реку Шексну и эффективно использовать водно-энергетические ресурсы выше Рыбинска.

Новый этап развития города Рыбинска как раз начался при индустриализации страны еще в начале 30-х годов XX века. Город начал быстро расти, превращаясь из торгового в промышленный. Появились новые крупные промышленные предприятия, развивались старые, существенную роль по-прежнему играл речной порт и связанные с ним склады, в том числе хлебные элеваторы. Одной из целей строительства Рыбинской гидроэлектростанции стала необходимость обеспечить растущий промышленный центр электроэнергией.

Но строительство гидроэлектростанций близ городов Углича и Рыбинска само по себе одновременно дало городам Угличу и Рыбинску (тогда Щербакову), а также близлежащим населенным пунктам невиданной силы импульс к развитию. Появились новые промышленные предприятия, развернулось жилищное строительство, произошло обустройство рабочего поселка, наладилось железнодорожное и шоссейное сообщение с близлежащими населенными пунктами.

Население города Рыбинска, в 1931 году составлявшее около семидесяти тысяч человек, к 1939 году возросло практически в два раза и приблизило к ста пятидесяти тысячам.

Помимо основных сооружений гидроузлов, крупным сооружением, входящим в программу работ Волгостроя, являлся Рыбинский городской мост. Он должен был быть первым городским мостом через реку Волгу.
Наличие Рыбинского и Шекснинского гидроузлов на реках Волга и Шексна ложны были изменить режим реки волги у города Рыбинска. Колебания горизонта воды и пропуск теплой воды из водохранилища зимой должны были воспрепятствовать образованию ледяного покрова и сделать невозможным сообщение между берегами паромами, особенно зимой, когда паромы и подъезды к ним подверглись бы обледенению. Вследствие значительного увеличения населения заречной части города Рыбинска при переселении жителей затопляемого города Молога, возникла необходимость постройки городского моста через реку Волгу

В 1938 году строительство Рыбинского моста предусматривалось сметой Волгостоя. Мост был запроектирован арочным железобетонным с четырьмя увеличивающимися пролетами. Общая длина моста должна была быть семьсот двадцать пять метров. Пролет судоходной части двести двадцать пять метров должен был стать рекордным для железобетонных мостов. Ширина проезда с тротуарами была запланирована восемнадцать с половиной метров.

Объем основных земляных работ оценивался в сто шестьдесят семь тысяч кубометров, бетонная и железобетонная кладка шестьдесят одна тысяча кубометров. Стоимость моста оценивалась в тридцать миллионов рублей. Архитектором первого проекта Рыбинского моста является Евгений Уланов, родной брат всемирно известной балерины Галины Улановой. Именно он спроектировал для Рыбинска арочный мост с пролетными строениями, основными несущими конструкциями которых служат своды. Однако, первоначальный проект строительства моста через Волгу предусматривал уничтожение Спасо-Преображенского собора. В 1940 году работы по сооружению моста были начаты, была установлена часть бетонных опор моста.

Великая Отечественная война в 1941 году остановила строительство. Пере-права осложнялась немецкими бомбежками, случались катастрофы. Самая крупная катастрофа с участием парохода «Контролер» произошла в марте 1943 года. Переполненный пассажирами пароходик не выдержал, перевернулся и пошел ко дну. Погибло 107 человек. В те дни в городе не найти было человека, который рассуждая о причинах трагедии не вспоминал бы о мосте. Начатые работы вселяли надежду, что по окончанию войны его строительство возобновится.
Строительство возобновилось лишь в феврале 1957 года. В августе 1963 года строительство было закончено. 25 августа мост был принят с рядом недоделок, которые устранялись еще 2 года.

Железнодорожный мост у станции Волга (26 км участка Рыбинск – Сонково) построен в 1938 году конторой «Волгострой» НКВД СССР. При заполнении Рыбинского водохранилища существовавший ранее мост стал низководным и не мог обеспечивать судоходство и пропуск высокой воды.
Первоначальный мост у станции Волга был построен в 1869—1871 годах обществом Рыбинско-Бологовской железной дороги. В связи с образованием Рыбинского водохранилища, подъемом уровня воды, верхнее пролётное строение моста было снято; опоры не разобраны и по сей день стесняют судовой ход. На опорах этого моста установлены опоры ЛЭП ВЛ-110 кВ.

Во время строительства нового железобетонного моста, движение осуществлялось по временному железнодорожному деревянному мосту, открытому 25 января 1938 года. Мост, длинной триста сорок три метра свайной конструкции был сооружен с разборным верхним строением, с расчетом затопления свайных опор весенними паводками, с пропуском ледохода поверх насадок. Верх моста был расположен на отметках, превышающих горизонты летне–осенних паводков Волги, чем была гарантирована его бесперебойная работа до паводка 1939 года. Мост имел пятнадцатиметровый судопропускной пролет. Открытие судопропускного пролета требовало длительного времени около двух часов.

Современный железобетонный мост у станции «Волга» имеет четыре пролёта длиной сто двадцать четыре метра с железобетонными арками. Мост однопутный, хотя опоры построены под двухпутное движение.

Жесткие сроки окончания строительства диктовали необходимость создания соответствующих условий, обеспечивающих возможности выполнения работ в установленный срок. Поскольку успех строительства во многом зависит от организации подсобного хозяйства, а также от бытовых условий, возданных для коллектива строителей, вопросы гражданского строительства занимали первоочередное место. Необходимо было создать жилфонд, медико-санитарные учреждения, столовые, мастерские, заводы, все то, что требуется для отдельного городского хозяйства и для хозяйства, обслуживающего основные сооружения.
В комплексе подсобных вспомогательных предприятий Волгостроя видное место занимали два механических завода, расположенных: один - в городе Угличе, другой – рядом с Рыбинском. Механический завод №1 – более мощный, предназначенный для обслуживания главным образом Рыбинского, Шекснинского Гидроузлов и отдельных предприятий или строительных участков Волгостроя. Расположился на левом берегу Волги – между Рыбинским и Шекснинским гидроузлами.

В процессе стройки гидроузла началось возведение корпусов Механического завода. В то же время стал строиться и рабочий посёлок Волжский (ныне микрорайон Волжский в городе Рыбинске; народные названия — ВМЗ, «Мехзавод»). В основном, это был комплекс деревянных бараков, в которых жили строители, инженеры и обслуживающий персонал. В военное время, несмотря на то, что завод авиационных двигателей (ныне НПО «Сатурн») был эвакуирован в Уфу, производство деталей для Рыбинской гидроэлектростанции осталось на прежнем месте, но было перепрофилировано в механические мастерские Волгостроя.

Завод имел следующие цеха: заготовительные и обрабатывающие цеха – Модельно-столярный цех, литейный цех, кузнечный цех, механический цех; цех металлоконструкций и котельных работ; ремонтные цеха, подсобно-инструментальный цех. Впоследствии на месте мастерских разместился Волжский машиностроительный завод (ВМЗ), работавший на нужды военно-промышленного комплекса и «мирный атом».

В настоящее время Волжский машиностроительный завод не сохранился (в 1999 году объявлен банкротом), а на его территории (в граничащей с микрорайоном Волжской промзоне) разместились ОАО «Русская механика» и ОАО «Сатурн — Газовые турбины».

Одновременно со строительством Рыбинской гидроэлектростанции в городе Щербакове было вымощено около четырехсот квадратных метров дорог и улиц, построено девять жилых домов, семь служебных и культурно-бытовых зданий, проложено пятнадцати километров водопровода.

Поселок Переборы (на данный момент микрорайон в городе Рыбинске) являлся административным центром строительства. Поселок благодаря Волгострою стал иметь хорошие здания: Дом культуры (на месте клуба сейчас расположен Детский парк) — двухэтажное каменное здание с красивым фасадом, украшенное колоннами и скульптурами В.И. Ленина и И.В. Сталина. Здание имело зрительный зал на пятьсот человек, большое фойе, библиотеку, парткабинет и достаточно комнат для работы кружков.

Теплое и гостеприимное здание, всегда уютная атмосфера, любимые сеансы кино, танцевальные вечера, концерты, спектакли… Во время проведения мероприятий всех гостей встречал своей музыкой оркестр, который располагался на втором этаже просторного фойе.
Принадлежавшее управлению «Волгостроя» здание поселкового клуба с первого апреля 1953 года формально стало принадлежать кабельному заводу. К тому времени подавляющая часть актива клуба состояла из рабочих и служащих предприятия. На них и держалась вся культурная жизнь поселка.

В конце 50-х в кружках занималось около двухсот человек. Помещение поселкового клуба становилось все более тесным. Его несколько раз закрывали как аварийное. Чуть подлатав, вновь открывали. Именно тогда было решено заводской общественностью приступить к строительству нового Дворца культуры, называемого сейчас ДК «Переборы». Также был построен Дом инженера и техника, со зрительным залом на 250 человек, со строительной выставкой и комнатами для занятий. Отстроена поликлиника с кабинетами врачей всех основных специальностей — с рентгеновскими кабинетами, с водолечением и светолечением. Другие здания управления, промбанк, школы, детсады, магазин, столовая. Была построена школа полная десятилетка на четыреста человек – каменное двухэтажное здание.

В поселке Переборы Волгостроем осуществлено также жилищное строительство: постройка семидесяти восьми жилых домов (основные типы жилых домов – двух, четырех, восьми, двенадцати квартирные дома в один и два этажа и двухэтажные коммунальные дома комнатной системы) , хозяйственные сараи при жилых домах, сооружен наружный водопровод на Волжском проспекте. Общая стоимость произведенных работ составила свыше восьми миллионов рублей.

Волгостроем также был проложен железнодорожный путь от станции «Рыбинск Пассажирская» (ныне главный железнодорожный вокзал города Рыбинск) до станции «Переборы» протяжением двенадцать километров со служебными помещениями и службами, стоимостью свыше полутора миллионов рублей. По Переборской ветке до станции «Сортировочная» движение было открыто еще в феврале 1936 года.

Благодаря строительству Рыбинского гидроузла город Щербаков получил шоссейное сообщение с городом Углич – силами Волгостроя сооружена дорога Щербаков-Углич с искусственными сооружениями. Также оборудованы дороги: дорога Щербаков - Переборы - Шексна с искусственными сооружениями, железнодорожная ветка Переборы - Шексна.

Работы, осуществленные строительно-монтажным управлением Волгострой, внесли значительный вклад, как в дальнейшее развитие страны, так и в развитие Ярославского региона. Однако, объективно оценить этот вклад представляется трудным, поскольку работы по строительству выполнялись при использовании рабского труда заключенных, а при образовании водохранилищ, в особенности Рыбинского, в зону затопления попали сотни населенных пунктов. Сейчас «Волгострой» и «Волголаг» в сознании современных людей почти синонимы. Безусловно, нельзя забывать, что кроме больших идей и масштабных планов в строительство объектов индустриализации вложен нечеловеческий труд и сотни жизней, но, с другой стороны, необходимо понимать, что то, что стремилось осуществить правительство того времени, делалось исключительно для развития страны, улучшения благосостояния будущих поколений, хотя для этого и были выбраны не всегда рациональные, а порой страшные и жестокие меры.