Электростанция стала частью проекта «Большой Владивосток», утвержденного Советом Министров РСФСР 4 апреля 1961 года. Развитие Владивостока как восточного морского форпоста СССР (военного и торгового) требовало значительного увеличения производства электрической и тепловой энергии.
Проект предусматривал создание системы централизованного энергоснабжения Владивостока. Помимо этого, он решал еще одну проблему портового города – замерзание бухты Золотой Рог в зимний период. Сброс в бухту подогретой воды, после охлаждения турбоагрегатов на вновь построенной ТЭЦ, создал предпосылки не только для свободного судоходства, но и для судостроения и судоремонта.
Сегодня Владивостокская ТЭЦ-2 – основной источник тепловой и электрической энергии, производственного пара для промышленных, коммерческих и социально-бытовых потребителей во Владивостоке. Это самая мощная электростанция в структуре филиала ОАО «ДГК» - «Приморская генерация». За сорок лет непрерывной работы она произвела 76 млрд. кВтч электрической и 103 млн. Гкал тепловой энергии.
В настоящее время на электростанции эксплуатируются 14 однотипных котлов БКЗ-210-140 паропроизводительностью 210 т/ч пара каждый, 4 турбоагрегата с генераторами ТВФ-120-2 и турбинами Т-100-130, имеющими теплофикационные отборы пара,  2 турбоагрегата с генераторами ТВФ-120-2 и турбинами ПТ-80/100-130/13 и ПР-50/60-115/13/1,2, имеющими промышленные отборы пара.
В перестроечные и постперестроечные годы на долю Владивостокской ТЭЦ-2 и ее сотрудников пришлись тяжелые времена. В 1993 году «Дальэнерго» было акционировано, и спустя несколько лет оказалось в жестком кризисе, вызванном сложной социально-экономической ситуацией. Приморье лихорадили веерные отключения электроэнергии. Энергетики были вынуждены проводить забастовки. За период с 2000 по 2007 г.г. на станции сменилось семь директоров.  
Новый виток в истории станции произошел 1 января 2007 года: в результате реформирования электроэнергетики Дальнего Востока ВТЭЦ-2 вошла в состав ОАО «Дальневосточная генерирующая компания». В августе того же года на станции было введено антикризисное управление, началась ее комплексная модернизация. Кроме того, энергокомпания занялась обновлением и наращиванием генерирующих мощностей всей энергетики южного Приморья.
За 2007-2009 годы на юге Приморского края ОАО «ДГК» было введено в эксплуатацию 265 МВт новых энергомощностей -  25% от установленной мощности Приморской энергосистемы. На Владивостокской ТЭЦ-2 проведено масштабное техническое перевооружение, в результате чего электростанция стала работать устойчиво, вышла на несение максимальной исторической нагрузки в 500 МВт.
О кардинальном изменении технического состояния ТЭЦ-2 свидетельствует динамика технологических нарушений: только за 2009 год их стало меньше на 40%. Показателен в этом смысле расход мазута, используемого для растопки котлоагрегатов. В 2009 году он достиг минимального значения за последние 7 лет, сократившись более чем в два раза.
Предстоящий этап в развитии Владивостокской ТЭЦ-2 связывается с перспективой газификации Приморского края. Правительством России принято решение о переводе ВТЭЦ-2 на использование природного газа. ДГК приступила к подготовке соответствующей проектной документации.  
Поэтапный перевод электростанции на природный газ повысит надежность энергоснабжения будущей столицы саммита АТЭС. Кроме того, из-за качественно иного состава голубого топлива (отсутствия золы и серы, значительно меньшего содержания азота и углерода) сократится выброс вредных веществ в атмосферу, что чрезвычайно важно для улучшения экологической обстановки в столице Приморья.