Influencé par le New Deal du président américain Franklin D. Roosevelt, le gouvernement Godbout dépose un projet de loi à l'automne 1943, afin de prendre le contrôle la MLH&P, qui exerce un monopole dans la grande région de Montréal.
La loi créant une entreprise commerciale de propriété publique, La Commission hydroélectrique de Québec, est adoptée par l'Assemblée législative le 14 avril 1944. Elle confie à la nouvelle société le mandat initial de « fournir de l'énergie aux municipalités, aux entreprises industrielles et commerciales et aux citoyens de cette province aux taux les plus bas compatibles avec une saine administration financière ». Hydro-Québec avait aussi pour mission de réhabiliter un réseau vétuste et de développer l'électrification des régions rurales non desservies par les entreprises existantes.
La prise de contrôle de la MLH&P a lieu dès le lendemain, le 15 avril 1944. Elle a été financée au moyen d'une émission d'obligations de 112 225 000 CAD. La nouvelle entreprise publique comptait 290 000 clients, disposait d'un réseau de distribution d'électricité et de gaz et de quatre centrales — Chambly, Beauharnois, Les Cèdres et Rivière-des-Prairies —, qui avaient une puissance installée combinée de 616 mégawatts (MW).
Au cours de cette période, Hydro-Québec procède à deux projets majeurs de réfection de la centrale de Beauharnois ; le premier en 1948 et le second en 1956. Cependant, les besoins créés par la croissance d'après-guerre et le programme d'électrification rurale requièrent de nouvelles sources d'approvisionnement.
Hydro-Québec entreprend donc, dans les années 1950, un programme de construction qui l'amène pour la première fois dans le Québec nordique. La centrale Bersimis-1 — la première nouvelle centrale érigée pour le compte d'Hydro-Québec — est construite entre 1953 et 1956 dans l'arrière-pays de Forestville. Elle constitue un banc d'essai technique et offre un avant-goût du développement hydroélectrique des prochaines décennies. Ainsi, la construction de la centrale a nécessité le creusage d'une conduite forcée longue de 10 km et la construction d'une des premières lignes de transport à haute tension à 315 kilovolts (kV). La mise en service de la centrale est suivie, trois ans plus tard, de celle de Bersimis-2, située un peu en aval sur la rivière Betsiamites.
La Révolution tranquille n'interrompt pas le développement de nouveaux barrages. Au contraire, elle lui apportera une impulsion nouvelle sous la gouverne de René Lévesque, qui hérite du poste de ministre des Ressources hydrauliques et des Travaux publics — qui deviendra l'année suivante le ministère des Richesses naturelles —, après l'élection de « l'équipe du tonnerre » de Jean Lesage.
Lévesque poursuit le développement des projets en construction, à Carillon et à Beauharnois, puis autorise poursuite du projet Manic-Outardes, au nord de Baie-Comeau. Pendant ce temps, le ministre prépare, en compagnie de hauts fonctionnaires, dont Michel Bélanger, André Marier, Éric Gourdeau et Pierre F. Côté, le projet de nationaliser les 11 compagnies privées qui contrôlent la distribution de l'électricité dans la plupart des régions du Québec.
Le 12 février 1962, Lévesque prononce une allocution qui donnera le coup d'envoi à sa campagne en faveur de la nationalisation. Devant les membres de l'Association de l'industrie électrique du Québec, le ministre dénonce les coûts élevés de l'électricité qui varient d'une région à l'autre, le manque de coordination des investissements, le gaspillage de l'eau et l'interfinancement des compagnies qui opèrent dans plus d'une province. « Un tel fouillis invraisemblable et coûteux ne peut continuer, si l’on veut agir sérieusement dans le sens d’un aménagement rationnel de notre économie et ne pas se contenter d’en parler », conclura-t-il.
Le ministre poursuit son travail et parvient à rassurer le public, qu'il rencontre dans toutes les régions au cours d'une longue tournée, en plus de réfuter les arguments de la Shawinigan Water & Power, le principal opposant au projet du gouvernement Lesage
Il parvient aussi à convaincre ses collègues du Parti libéral d'appuyer son projet au terme d'une réunion secrète du conseil des ministres, au camp de pêche du lac à l'Épaule (dans l'actuel Parc national de la Jacques-Cartier), les 4 et 5 septembre 1962. Des élections générales anticipées seront déclenchées afin de soumettre la nationalisation aux électeurs. Le thème choisi est « Maîtres chez nous ».
Après la réélection du gouvernement de Lesage en novembre 1962, René Lévesque agit rapidement : le gouvernement fait une offre publique d'achat, le 28 décembre 1962, et Hydro-Québec rachète l'ensemble de l'industrie de gré à gré et devient l'unique fournisseur d'électricité québécois quatre mois plus tard, le 1er mai 1963.
L'entreprise publique se porte acquéreur de toutes les actions de Shawinigan Water & Power, Quebec Power, Southern Canada Power, Saint-Maurice Power, Gatineau Power, la Compagnie de pouvoir du Bas-Saint-Laurent, Saguenay Power, Northern Quebec Power, la Compagnie électrique de Mont-Laurier, la Compagnie électrique de Ferme-Neuve et la Sarre Power, pour la somme de 604 millions de dollars canadiens (CAD), dont 300 millions seront financés par une émission d'obligations de 25 ans portant intérêt à 5,17 %.
En décembre 1963, les 46 coopératives électriques — sauf celle de Saint-Jean-Baptiste-de-Rouville —, ajoutant 70 000 clients et 300 employés à la société d'État. Une partie des réseaux municipaux acceptèrent aussi l'offre d'achat d'Hydro-Québec et sont fusionnés.
Sont épargnées, les installations d'autoproduction de l’Alcan sur la rivière Saguenay, la centrale McCormick à Baie-Comeau, et les centrales de la société Énergie MacLaren sur la rivière du Lièvre en Outaouais. Une dizaine de réseaux de distribution municipaux (Alma, Amos, Baie-Comeau, Coaticook, Joliette, Magog, Saguenay, Sherbrooke et Westmount) demeurent municipalisés en 2010.