Den endelige planleggingen av Stor-Vinstra foregikk i hemmelighet under den andre verdenskrig. I 1946 ble Vinstra Kraftselskap konstituert med utbygging av Vinstra-vassdraget som hovedmål. Det første aggregatet kom i drift i 1953, og i 1958 kom ytterligere tre aggregater til. De fire første aggregatene hadde opprinnelig en installert effekt på 50 hver. To av disse aggregatene er oppgradert til henholdsvis 58 og 65 MW.

I 1989 ble Nedre Vinstra kraftstasjon utvidet og fikk installert et nytt aggregat på 100 MW. Etter utvidelsen har anlegget to forskjellige vannveier med forskjellig tapsforhold i tillegg til aggregater med ulike virkningsgrader. Kraftverket er senere oppgradert i 2008 og 2014.

Hafslund Kraft eier 100 prosent av Vinstra Kraftselskap.