단위용량 120만㎾급 복합발전설비로 구성되어 있다. 이 발전소는 민간전력회사인 동해전력개발주식회사에 의해 건설된 발전소이다.
1960년대 말 급증하는 울산공업단지의 전력수요를 충당하기 위해, 1968년 7월부터 1973년 7월까지 5년간에 걸쳐 20만㎾급 기력발전설비 3기를 건설하여 발전소 이름을 동해화력발전소로 하였다.
그 뒤 정부의 민간전력 인수방침에 따라 1972년 4월 25일한국전력주식회사(현 한국전력공사)가 인수하였으며, 1973년 12월 17일영남화력발전소 및 울산가스터빈발전소를 통합하여 발전소 이름을 울산화력발전사무소 제2발전소로 하였다.
또한 복합발전설비 및 후속기 기력설비의 증설이 추진되어 1977년 2월 1일부터는 울산화력발전소로 불렀다. 그러다 1998년 5월한국전력공사 조직개편에 따라 울산화력발전소의 복합화력발전소는 울산 제2화력발전소로 개칭되었다.
울산 제2화력발전소는 1977년도 하반기의 전력수요 급증에 따른 긴급전력대책방안으로 건설되었다. 1977년 5월 단위용량 5만5000㎾급 가스터빈발전기 4기 및 10만㎾급 증기터빈발전기 1기로 구성된 복합발전설비의 건설공사가 착공되었으며, 가스터빈은 그 해 12월 30일에, 증기터빈은 1979년 10월 31일에 각각 준공되었다.
1989년 12월 가스터빈 1호기는 북제주GT 1호기로, 2호기는 북제주내연으로 이설되었으며, 1991년 12월 가스터빈 3호기는 북제주GT 2호기로, 4호기는 북제주내연으로 이설되었다.
1990년대 후반 급증하는 전력수요에 대처하기 위하여 발전소 부지에 1995년 6월 30일 웨스팅하우스(Westinghouse)사가 새로 제작한 100㎿급 가스터빈 1·2호기가 준공되었다.
이 후 1996년 7월 31일 웨스팅하우스사가 제작한 150㎿급 가스터빈 3·4·5·6호기, 1997년 7월 1일 미쓰비시(MHI)사가 제작한 150㎿급 증기터빈 2호기, 1997년 8월 4일 미쓰비시(MHI)사가 제작한 150㎿급 증기터빈 3호기, 1998년 7월 1일 도시바(Toshiba)사가 제작한 100㎿급 증기터빈 1호기가 준공되었다. 그리하여 천연가스를 주 연료로 하는 120만㎾급 복합발전설비로 구성되어 있다.