Erste Konzepte für ein Ausleitungskraftwerk Dionysen mit einem zugehörigen Wehr in Mötschlach wurden bereits in den Jahren 1906, 1911 und 1917 von Zivilingenieur Schenkel sowie 1922 und 1931 vom Büro Klimbacher und Neumann entwickelt. Da die Schwerindustrie im oberen Murtal immer größere Energiemengen für die Produktion benötigte und diese nicht mehr ausreichend produziert werden konnte, begann im zweiten Kriegsjahr 1940 Fritz Haas zusammen mit dem Planungsstab der Steirischen Wasserkraft- und Elektrizitäts-AG (STEWEAG) mit der Adaptierung der alten Planungen. Im Frühjahr 1941 begannen die konkreten Bauvorbereitungen, erste Verhandlungen mit potenziellen Baufirmen und Behörden bezüglich wasserrechtlicher Genehmigungen. Im Mai des Jahres starteten die Bauarbeiten noch vor der Erteilung der Baubescheide. Durch kriegsbedingte Personal- und Materialengpässe konnten die geplanten Inbetriebnahmen der beiden Maschinensätze im Herbst 1943 und Jänner 1944 nicht eingehalten werden. Der erste Maschinensatz wurde erst im Mai 1944, der zweite im September 1944 in Betrieb genommen. Im Juni 1945 wurde auf Veranlassung der Besatzungsmächte der Betrieb eingestellt und die technischen Anlagen des Werks demontiert.
1946 bemühte sich die STEWEAG um eine Wieder-Inbetriebnahme des Kraftwerks Dionysen, zwei Jahre später begannen schließlich die Arbeiten. Materialengpässe und Lieferschwierigkeiten in der Nachkriegszeit verzögerten das Vorhaben. Die Firma J. M. Voith wurde mit der Herstellung der Turbinenlaufräder beauftragt, konnte diese jedoch nicht planmäßig liefern. Um einen noch größeren Bauverzug zu vermeiden, wurden die Gehäuse vorab ohne Laufräder zusammengebaut und eingepasst, sodass das spätere Wiederzerlegen und Einbauen mit den Rädern ohne Zeitverlust funktionierte. Am 10. Dezember 1949 konnte der erste, am 18. April 1950 der zweite Maschinensatz seinen regulären Betrieb aufnehmen. Zwischen 1999 und 2001 erfolgte im Zuge einer kompletten Sanierung des Oberwasserkanals auch ein Umbau der Personalräume im Betriebsgebäude, verbunden mit einem teilweisen Fenstertausch. Außerdem wurden die beiden Kaplan-Turbinen von Voith umgebaut.