电厂于1989年开始筹建，1990年7月31日第一台机组投产，已于2010年正式关闭运作。
在1990年至1993年，电厂相继有两套美国双S公司LM5000STIG120型蒸汽回注循环燃气轮机发电机组和一套法国ALSTOM公司VEGA206型燃气蒸汽联合循环燃气轮机发电机组投入发电生产。
1997年，电厂通过了广东省电力局“安全、文明生产达标”考核验收，成为全国第一个按照电力部标准考核验收的“双达标”燃机电厂。
2000年4月28日通过了德国TUV公司ISO9002（94版）国际标准质量体系认证，成为国内首家通过认证的燃机电厂。 建厂以来，月亮湾燃机电厂力求科技兴厂，不断实施节能措施，先后进行的“LM5000STIG120型机组混合循环改造”和“电能远程抄表及电量实时管理系统”分别获得“全国节能先进企业”、“深圳市科技进步一等奖”和“深圳市科技进步三等奖”，并被深圳市政府确认为“深圳市外商投资技术先进企业”。 2000年以来，深圳乃至全国再次出现电力供应严重不足的局面，在深圳市政府、经发局的共同关心和支持下，在能源集团的直接领导下，电厂 “以大代小”改造工程，再次为深圳特区的电力事业做出了贡献。此项改造，是利用一套高效率、高可靠性的PG9171E大型燃气蒸汽联合循环机组替代原有的可靠性差、效率低、燃料成本高的小型双S机组，这样大大提高了机组效率和效益。
该机组于2001年7月20日用电高峰期投入运行。该工程创造了38个工作日完成燃机的安装、调试，经美国GE公司认定，安装、调试创世界最短记录；同时，9E机组在燃用重油条件下，在17.42℃时，49.72%的热效率创该机型世界最高热效率记录，得到第七届“中国企业新记录”认证。
截止到2006年6月30日，月亮湾燃机电厂总装机容量29.4万千瓦，电厂累计发电量达132亿千瓦时，供电量达128亿千瓦时，创造了巨大的社会和经济效益。 据深圳能源集团股份有限公司第六届董事会二〇〇九年第三次临时会议决议公告：
由于月亮湾电厂只有一套9E机组，不能形成规模效应，在现有的市场环境下，单台9E机组竞争力较低。为了公司长期可持续发展和月亮湾电厂长远发展，配合在建的西气东输二线东段工程和中石油深圳大铲岛LNG接收站项目，董事会审议：
（一）同意开展9F机组项目的前期工作。
（二）同意关停月亮湾电厂9E机组。
（三）同意启动关停后9E机组设备、备件等的处置工作。
至此，月亮湾电厂正式完成其光荣使命，已关闭运作待正式拆除。
