Gradnja se je pričela leta 1947, ko je Generalna direkcija za elektrifikacijo in elektroindustrijo, ki je bila naročnica, s Projektivnim zavodom Ljudske republike Slovenije sklenila pogodbo o projektantskih delih za Hidroelektrarno Medvode. Pogodbenika sta s pogodbo določila izvedbena dela: tehniški elaborat, konzultacije, tehniško nadzorstvo, testiranje in začetek obratovanja, navodila naročniku za zaščito že prevzetih objektov do začetka obratovanja oziroma pri prekinitvi dela ter ostale pogoji, povezane z izvedbo projekta.
Po začetku gradnje so se navodila o tehnični dokumentaciji za objekte spreminjala. Tako so bile v času gradnje izdane odločbe, s katerimi so bili odobreni posamezni tehnični dokumenti temeljnega investicijskega objekta hidroelektrarne Medvode: leta 1947 predhodno dovoljenje za gradnjo, leta 1949 odobritev projektne naloge; istega leta je bil potrjen projekt Hidrocentrala na reki Savi pri Medvodah, ki je bil tudi nadaljnji glavni projekt. Poleg izgradnje elektrarne so se v okviru le-te izvedli tudi rekonstrukcija lesenega mostu čez Savo pri Smledniku, pogonska zgradba, vodovod, regulacija Save, priključek hidrocentrale na omrežje, nadomestni objekti ter stanovanjske hiše. Stroški gradnje so se spreminjali ves čas, zato so se pri izdelavi investicijskega elaborata v letu 1953 izdatki korigirali s posebnimi faktorji, tako da so bile številke za vse stroške primerne ceni, ki je bila postavljena na dan izdelave elaborata.
Gradnja je bila težavna in tudi nevarna, saj ni bilo takšne mehanizacije, kot jo poznamo danes. Skoraj vse delo je potekalo ročno. Delali so po deset ur in več, včasih še v nedeljo. Zaradi težavnosti je bilo tudi nekaj smrtnih slučajev. Pri gradnji so sodelovali delavci iz Medvod in okoliških krajev, pa tudi iz drugih jugoslovanskih republik; ti so živeli v barakah nedaleč od gradbišča. Delali so tudi zaporniki, ki so bili zaprti zaradi političnih prekrškov. Ti so prebivali v taborišču v bližini elektrarne. Za obratovanje hidroelektrarne Medvode potrebno priskrbeti in zgraditi stanovanja za uslužbence in pogonsko osebje. Prostor, ki je bil izbran za izgradnjo stanovanjskega naselja, leži ob cesti Ljubljana–Kranj, južno od vasi Svetje.
Gradnja je potekala v posameznih fazah. Najprej je bila zgrajena desna polovica elektrarne in nato srednji steber. Nadalje je bila izvedena preusmeritev vode skozi desno pretočno polje, nakar so pričeli graditi levo stavbo. Delalo se je poleti in pozimi. Za izgradnjo je bilo porabljeno ogromno različnega materiala, samo betonskega železa 900 ton oziroma 200 vagonov. Za prevoz materiala so uporabljali posebne tire in vagone, za dvigovanje pa dvigalo.
Več kot milijon ur je bilo potrebnih, da se je hidroelektrarna zgradila. Po izgradnji je prišla hidromehanska oprema (deli zapornic, tračnice, kolesa). Tako se je leta 1953 v pretočno polje montirala prva zapornica. Nekatere hiše nad jezom je poplavila voda. Lastniki teh hiš so bili preseljeni v nove domove. Z zajezitvijo je za jezom nastalo pet km dolgo jezero – Zbiljsko jezero. Na koncu je sledila še montaža strojev potrebnih za delovanje elektrarne (turbini, generator, rotor).
