北仑发电厂共有7台发电机组，总装机容量500万千瓦。在组织结构上，分为三个实体。
一期工程安装2台60万千瓦引进型燃煤发电机组，于1988年开始建设，经过两年紧张施工，1号机组于1991年进入启动调试阶段。3月19日，汽轮机首次冲转，3月21日首次带负荷（1.8万千瓦）并网成功。8月24日，机组首次满负荷运行，10月30日完成满负荷试运行考核，并移交生产。该机组是浙江省首台投产的60万千瓦火力发电机组。1995年11月9日，1号机组经国家验收委员会验收，机组施工合格率为100%，单项工程静态质量总评为89.25%，机组整套试运行的质量总体评价为优良。
北仑发电厂一期工程2号机组为续建工程，位于1号机组南面扩建端。1994年5月，工程被国家计委列为国家“八五”计划期间重点建设项目。2号机组建设采用国家贷款和部分利用世界银行贷款（主要用于设备和材料的采购）的方式，通过国际招投标进行采购，分岛引进60万千瓦亚临界燃煤发电机组及配套设备。经评标，锅炉岛设备由加拿大巴布科克・威尔科克斯公司（Babcock& Wilcox company）和日本丸红株式会社（Marubeni Corporation）中标，为亚临界中间再热强制循环汽包炉（蒸发量：2027吨/小时）；汽机岛设备由英国和法国跨国通用电气阿尔斯通公司（GEC－ALST1OM）中标（T2.A.650.30.4.46型）；仪控岛设备由美国ABB电站自动化公司（ABB Power Aufomation Ine）中标；除灰岛设备由美国联合输送公司（United Conveyor Corp）中标；厂用电岛设备由法国西技来克公司（Cegelec）中标。其他设备由国内厂家供货。工程由华东电力设计院和美国依帕斯何（EBASCO）公司合作设计，冶金部第二十冶金建设公司承担土建施工。浙江省火电建设公司承担汽机、锅炉、电气、仪控、化水、燃油和除灰渣等主要系统的设备安装，及主厂房钢结构吊装、电气调试及仪控一次部分的调试工作。工程总体调试单位为浙江省电力试验研究所。
1990年4月26日，主厂房基础开始打桩。翌年7月20日，2号机组钢结构安装开始。1992年4月，公司为适应企业发展需要，在2号机组安装工程试点推行“项目法”施工管理模式，按“三部二室”结构搭设项目职能部门，主要施工作业层为公司5个专业工程公司。同年4月14日，锅炉大板梁就位。6月19日，采用4台12吨卷扬机配备2对200吨14门滑车组，将国内最重锅炉汽包（284.89吨）倾斜提升至68米，经水平滑移就位。2003年4月27日，厂用电受电完成。6月26日，锅炉水压试验完成。由于设计失误，造成2号汽轮发电机组土建基础偏低30一40毫米，缺陷经处理完成至移交安装，共延误安装工期4个月。此外，因法国阿尔斯通公司（AI－sthom）设计和制造原因，造成汽轮机中、低压缸现场返修，使得汽轮机安装工期又推迟2个月。至8月31日，汽机扣缸完成。1994年1月13日，锅炉冲管完成。2月6日，汽轮机冲转成功。4月2日，机组首次并网成功，10月20日完成168小时满负荷试运行。在试运行期间，机组保护投入率100%、自动装置投入率98%、满负荷率93.7%。11月18日，机组通过华东网局组织的168小时满负荷联合试运转质量监督检查，并移交投入试生产，在试运行期间，由于仪表系统设计问题较多等原因，又影响到整个工程计划的完成。以上诸多原因致使2号机组工期延期共200天。公司在2号机组安装及部分调试中逐步建立和完善与60万千瓦大型火电进口机组建设相适应的各项管理制度，初步形成适应现代化大型火电进口机组安装的管理模式，使工程质量比1号机组有明显提高。1995年11月9日，北仑发电厂一期工程国家验收委员会对一期工程进行验收。1、2号机组按电力工业部新颁发的《火力发电厂基本建设工程启动与峻工验收规程》验收，机组质量总评为92.68分，工程质量评价为优良，为国内首台达到新规程标准的大型发电机组。1995年，一期工程获得电力工业部优秀焊接工程和浙江省建设工程“钱江杯”优质工程称号。
北仑发电厂二期工程为3台60万千瓦引进型亚临界燃煤发电机组，紧接一期主厂房南端扩建。概算静态投资1023937万元，动态投资1221800万元。其中利用世界银行和联合融资贷款48218万美元，主要用于进口设备的采购。工程建设资金由华东电力集团公司、浙江省电力开发公司和浙江省电力公司分别按36%、30%和34%比例出资，并由各投资方成立浙江北仑发电有限公司，负责工程建设和投产后的生产经营。1998年5月，被国家发展计划委员会列为国家”九五”计划期间重点建设项目。主要设备通过分岛国际性招投标采米购，其技术性能具有当时国际先进水平。经评标，日本石川岛播磨重工业株式会社（ Ishikawajima－Harima Heavy Industries Co.Ltd.简称IHI）中标锅炉（IHl－FWSK型，设计蒸发量2045.27吨/时）及附属设备（包括全厂仪表控制系统及炉底渣系统等），日本东芝公司（Toshiba）中标60万千瓦汽轮发电机组（TC4F－42型凝汽式汽轮机；发电机TAKS型，三相二极式同步，冷却方式为水氢氢）及附属设备（包括中压厂用电、升压站系统、循环水系统及凝结水精处理系统等），德国诺尔公司（Noell）中标输煤系统设备，美国艾仑公司中标除灰系统设备。其他系统由华东电力设计院设计，其设备国内采购。工程各设备合同承包商按合同范围进行各系统设计。工程整体由华东电力设计院负责规划和设计协调，按照世界银行对国际招标采购规则的要求，聘请美国依柏斯克公司（ EBASCO）、日本东京电力公司（TEPSCO）和德国费雪公司（FISCHER）负责工程项目技术咨询服务。总包商为浙江省电力建设总公司，工程监理为中国电力建设咨询公司浙江分公司。冶金部第二十冶金建设公司分包3号、4号机组土建施工，浙江省第二建筑工程公司分包5号机组土建施工。浙江省电力试验研究所负责机、炉、仪控等系统调试和机组整套试运行。浙江省火电建设公司承担锅炉、汽轮机、电气、热工、部分싸料、除灰、水处理、供水等系统设备的安装以及主厂房零米层以上部分建筑的施工和除灰系统、部分电气调试及参与整套机组试运行，是公司有史以来承建的最大火电机组施工项目。北仑发电厂二期工程建设推行”小业主、大监理、总承包”的新型电力基建工程管理模式，在全国电力基建系统率先创造性地推行了“总承包”的工程管理模式，实行以项目法人负责制为核心的工程招投标制、监理制、资本金制和合同管理制。
1996年1月26日，二期工程主厂房开始打桩。同年6月8日，二期工程举行开工典礼，电力工业部副部长赵希正、浙江省副省长张启楣等领导出席。1997年1月18日、7月8日和12月15日，3号、4号和5号机组主厂房钢结构安装相继开工。公司在国内电力建设工程中首次实施3台引进型60万千瓦火电机组阶梯式同时连续施工，其工程特点为规模大、技术要求高、施工管理复杂。
1997年1月，因IHI锅炉钢结构设计失误，致使二期工程锅炉发生钢结构部件强度达不到设计要求的情况。从1997年8月至1998年10月，工程被迫进行锅炉钢结构补强。1998年12月月21日，3号机组进人整套启动阶段，又因IHI锅炉设计原因，当机组负荷升至40万千瓦以上时，主蒸汽温度偏低。经过调整试验，机组负荷始终达不到设计值。锅炉存在主蒸汽温度欠稳和饱和蒸汽带水等重大缺陷。经国内外专家对3号锅炉进行试验和论证，确定在锅炉受热面和汽包内汽水分离装置设计存在问题，一致认为必须通过锅炉大规模改造オ能达到合同要求，并形成锅炉改造方案。当时，3号、4号锅炉已完成所有安装工作，机组已分别进入整套启动或分部试运行阶段，5号锅炉亦已完成大部分的安装工程量。因此，3号和4号锅炉需部分拆除，5号锅炉则在安装中穿插进行改造。4号锅炉改造于1999年5月26日开始，同年9月月10日完成整体水压试验，翌年7月8日完成168小时负荷试运行。5号锅炉改造于1999年6月16日开始，同年10月22日完成整体水压试验，翌28日完成168小时满负荷试运行。3号锅炉改造于2000年2月3日开始，月23日完成整体水压试验，翌年9月月28日完成168小时满负荷试运行。在3台锅炉大规模改造中共拆除设备2000吨，重新安装设备1300吨，焊口7000多只。3~5号机组分别比国家核定工期提前8.5个月、10.5个月和18个月投产（扣除3、4号机组锅炉改造工期16个月23天、4个月零3天）。3台机组实现锅炉水压、厂用受电、汽机扣缸、锅炉点火、汽机冲转和机组并网发电等6个一次成功。各台机组补水率、厂用电率、空预器漏风率、机组振动、真空严密性、锅炉效率、等效可用系数等经济技术指标均达到国内同类型机组先进水平，主要试运行指标见表2－6。经工程质量监理单位验收，3台机组工程优良率均为100%。二期工程按照国际惯例，在国内60万千瓦机组中取消半年试生产期，在机组通过168小时满负荷试运行后即投入商业化运行，开创了国内电力建设先例。
2000年10月，中国工程建设焊接协会授予北仓发电厂二期工程全国优秀焊接工程称号。2001年5月26日，二期工程通过国家电力公司按照《火电机组达标投产标准（2001年版）》要求组织的基建达标复检。是月，二期工程获浙江省优秀安装质量奖。同年10月31日，二期主体工程获浙江省建设工程“钱江杯”优质工程奖；12月3日，工程获国家电力公司2001年度火电优质工程称号。2002年12月1日，二期主体工程获2002年度中国建筑工程“鲁班奖”（国家优质工程）。二期期工程完成后，北仓发电厂总装机容量达300万千瓦，机组具有20世纪末国际先进水平，为国内最大的火力发电厂。
