В ночь на 17 августа 2009 года на станции ввели в работу два гидроагрегата, которые до этого были в резерве. В 8 часов 13 минут по местному времени (04:13 мск)  на гидроагрегате №2 сорвало крепления и защитную крышку, механизм весом в полторы тысячи тонн вылетел вверх под напором воды и упал обратно. Машинный зал затопило. Хлынувшая вода повредила все остальные работавшие гидроагрегаты. Авария унесла жизни 75 человек. Трагедия коснулась практически каждой семьи в поселке Черемушки, расположенном у гидроэлектростанции. 

В 09:20 (05:20 мск) силами персонала станции и подрядных организаций был закрыт аварийно-ремонтный затвор второго гидроагрегата. Вода прекратила  поступать в машинный зал.

Из-за аварии были остановлены Саянский и Хакасский алюминиевые заводы. Снижена нагрузка на КРАЗ (Красноярский алюминиевый завод), Новокузнецкий алюминиевый завод и Кемеровский завод ферросплавов.  Региону был нанесен и экологический ущерб из-за утечки трансформаторного масла, пятно от которого распространилось на 5 км вниз по течению Енисея.

Завалы на месте ЧП разобрали 21 сентября, в ноябре того же года восстановили стены и крышу машинного зала, одновременно демонтировали наиболее поврежденные гидроагрегаты. 

Восстановление станции велось в сжатые сроки. В 2010 году были запущены наименее поврежденные гидроагрегаты – третий, четвертый, пятый и шестой. В 2012 году были введены в эксплуатацию гидроагрегаты № 7, 8 и 9. К маю 2014 на СШГЭС работали уже семь новых гидроагрегатов общей мощностью 4,48 ГВт.

Саяно-Шушенская гидроэлектростанция им. П.С. Непорожнего является филиалом российского энергетического холдинга "РусГидро".