단위용량 20만㎾급 및 40만㎾급 기력발전설비 각각 3기와 120만㎾급 복합발전설비로 구성되어 있다.
당초 이 발전소는 민간전력회사인 동해전력개발주식회사에 의해서 건설된 발전소로서, 1960년대말 급증하는 울산공업단지의 전력수요를 충당하기 위하여, 1968년 7월부터 1973년 7월까지 5년간에 걸쳐 20만㎾급 기력발전설비 3기를 건설하여 발전소명을 동해화력발전소로 칭하였다.
그 뒤 정부의 민간전력인수방침에 따라 1972년 4월 25일한국전력주식회사(현 한국전력공사)가 인수하였으며, 1973년 12월 17일영남화력발전소 및 울산가스터빈발전소를 통합하여 발전소명을 울산화력발전사무소 제2발전소로 개칭하였다.
또한 복합발전설비 및 후속기 기력설비의 증설이 추진됨에 따라 1977년 2월 1일부터 현재의 울산화력발전소로 명명하게 되었다. 다시 1998년 5월한국전력공사 조직개편에 따라 울산화력발전소는 울산제1화력발전소로, 울산복합화력발전소는 울산제2화력발전소로 개칭되었다.