Первый эскизный проект гидроэлектростанций на Свири был создан в 1916 году инженером И. В. Егиазаровым по заказу Министерства путей сообщения.
Строительство гидроэлектростанций на Свири было предусмотрено планом ГОЭЛРО, и изыскательские работы на реке были продолжены.
Эскизный проект гидроэлектростанции был готов в 1926 году и в марте 1927 года он был рассмотрен Центральным электротехническим советом.
19 октября 1927 года состоялась торжественная закладка гидроэлектростанции, на которой присутствовали председатель ВЦИК М. И. Калинин и секретарь ЦК и Ленинградского обкома ВКП(б) С. М. Киров. Проект Нижнесвирской ГЭС, впервые в мировой практике сооружённой на мягких сжимаемых грунтах, отличался применением ряда смелых технических решений. Строительство ГЭС производилось с использованием труда заключённых. Первый гидроагрегат был пущен 19 декабря 1933 года, последний — в 1935 году. 15 сентября 1936 года Нижнесвирская ГЭС принята в промышленную эксплуатацию при мощности 96 МВт. Нижнесвирская ГЭС спроектирована институтом «Ленгидропроект».

Во время Великой Отечественной войны плотина ГЭС была взорвана отступавшими советскими войсками. 13 сентября 1941 года к ГЭС вышли финские войска. Оборудование ГЭС эвакуировать не успели (потом его пришлось восстанавливать). Более 2 лет Нижнесвирская ГЭС находилась на линии фронта между советскими и финскими войсками и была сильно разрушена. В 1944 году началось восстановление станции, закончившееся в 1948 году. ГЭС было присвоено имя её создателя — Г. О. Графтио. В 1955 году был образован каскад Свирских ГЭС Ленэнерго. В 1979 году Нижнесвирская ГЭС была реконструирована. В 1997 году был заменён один гидроагрегат, в 2003 — второй.
Здание ГЭС руслового типа (воспринимает напор воды), длина здания — 129,4 м. Конструктивно здание ГЭС выполнено из монолитного железобетона, состоит из щитового отделения, машинного зала и помещения распределительных устройств. Здание разделено на 6 секций — четыре секции главных агрегатов, секцию вспомогательных агрегатов и секцию служебного корпуса.
В машинном зале здания ГЭС размещены четыре вертикальных гидроагрегата с поворотно-лопастными турбинами: два мощностью по 27,5 МВт и два мощностью по 22 МВт.