大藤峡水利枢纽工程项目建议书于2011年2月获国家发改委正式批复。2014年5月，国务院常务会议部署加快推进节水供水重大水利工程建设，要求在今2015年和“十三五”期间分步建设纳入规划的172项重大水利工程，其中大藤峡水利枢纽工程列为第一项重大水利工程。

大藤峡水利枢纽工程桂平市坝区征地工作有序推进，进坝公路正进行路面硬化施工，移民安置点规划建设亦有序开展。2014年10月8日，大藤峡水利枢纽工程可行性研究报告获得国务院批准。

2014年11月15日，广西大藤峡水利枢纽工程建设动员大会在广西桂平市南木镇大藤峡水利枢纽工程坝址附近召开，国家水利部、发改委和广东、广西、澳门特别行政区有关领导出席动员大会。会议的召开，标志着大藤峡水利枢纽工程正式进入建设阶段。

按计划，2019年5月30日左岸工程建设要初步达到围堰破堰进水条件，达到阶段性建设目标。

2019年8月22日，广西大藤峡水利枢纽船闸下闸首人字闸门处继续施工。该闸门设计高度47.5米，该闸门位于广西最大最长的峡谷——大藤峡出口处，是珠江流域关键控制性水利枢纽，被喻为珠江上的“三峡工程”。该工程建成后，西江船舶通航吨级将由当前300吨级提高至3000吨级规模，年均货运量由当前的1300万吨提高至5400万吨，成为西江亿吨黄金水道的关键节点。

2020年2月17日17时19分，大藤峡工程7号水轮发电机组转轮启动吊装，历时70分钟，稳稳吊入预定位置，宣告左岸厂房第二台水轮发电机组转轮吊装成功，为7号机组按期发电奠定了坚实基础。

2020年3月10日9时，随着泄水闸门徐徐落下，大藤峡水利枢纽正式下闸蓄水，标志着工程投入初期运用。

2020年3月15日下午17时，大藤峡工程船闸开始充水，水流首次进入工程输泄水流道，为船闸进行有水调试创造了条件，向船闸通航又迈出坚实一步。

2020年3月31日，广西大藤峡水利枢纽工程船闸试通航启动，预计一年后可正式通航。

2020年7月31日，大藤峡水利枢纽工程左岸最后一台机组接入广西电网投产发电，标志着左岸工程全面投产运行，枢纽综合效益初步显现，为地方经济社会高质量发展提供多重助力。

2020年9月6日18时许，经过综合调度，建设中的广西大藤峡水利枢纽工程水库水位首次达到52米高程，这是大藤峡工程全面完工前允许运行的最高水位。右岸工程也已开工建设，全部工程于2023年建设完毕。