Gracias al perfeccionamiento de la bombilla eléctrica por Edison en 1879 y al esfuerzo continuado por desarrollar la tecnología para generar y distribuir energía eléctrica, se inició una etapa de sustitución de la leña como la fuente energética principal. En el periodo prehispánico los indígenas recurrieron a la leña, situación que se mantuvo en el periodo colonial.
Durante el siglo XIX el país estuvo en la búsqueda de una serie de alternativas energéticas que se exploraron principalmente por agentes privados con el fin ofrecer el servicio tanto a los hogares como a la industria naciente y al comercio. Este último mostró interés en pagar un servicio de alumbrado público en procura de disminuir las pérdidas económicas debidas a la inseguridad.
Fue la ciudad de Panamá mediante una empresa estadounidense la primera ciudad en contar con el servicio de alumbrado público eléctrico en septiembre de 1889, mientras que Bogotá con una iniciativa privada local inauguró este servicio en enero de 1890. Por su parte, Medellín fue el ejemplo principal de la introducción de recursos públicos en este sector. El control de la compañía se les aseguró a los agentes privados quienes pusieron en operación la compañía hacia 1898. Precisamente, fueron Bogotá y Medellín las que aprovechando la disposición de recursos energéticos progresaron rápidamente en la industrialización.
Con el paso del tiempo, la producción de electricidad aumentó, pero no lo suficiente para cubrir las necesidades de la nación. Ello puede explicarse debido a que las iniciativas privadas domésticas y particularmente la filial estadounidense, que inició su operación en Barranquilla y Santa Marta, se orientó a buscar utilidades cuantiosas con baja inversión, lo cual tampoco fue posible. De hecho, se sostiene que para la década de los veintes ya existía un rezago en la electrificación en la Costa Atlántica respecto al resto de la geografía nacional.
Así las cosas, gradualmente se fue generalizando el apoyo financiero del Estado colombiano vía los municipios y los departamentos. Proceso que en algunos casos tardaría hasta décadas en concretarse. A la par de que el sector iba en expansión, el gobierno nacional reguló la explotación y las concesiones de la fuerza hidráulica (Ley 113 de 1928), buscó controlar la tarifa del servicio (Ley 109 de 1936), definió este servicio como público y autorizó al Estado para que participara en su financiación (Ley 126 de 1938). También creó el Instituto Nacional de Aprovechamiento de Aguas y Fomento Eléctrico (Ley 80 de 1946) el cual financiaría las empresas que atendían zonas de menor crecimiento.
Durante los años cincuenta se crearon 16 empresas departamentales de electricidad y se llevó a cabo el primer estudio de interconexión eléctrica nacional. Para concretar este propósito se creó la Empresa de Interconexión Eléctrica S.A. en 1967. Durante la década de los sesenta el sector creció de manera inusual a una tasa promedio anual del 13%.
Debido a la escasez de recursos, desde 1948 el gobierno nacional había empezado una búsqueda ante el Banco Mundial para financiar infraestructura, incluyendo proyectos hidroeléctricos. Para fortalecer el sector se creó la Financiera Eléctrica Nacional con el rol de intermediario financiero (Ley 11 de 1982). Sin embargo, con la pretensión de bajar la inflación se congelaron las tarifas en 1985, lo que sumado a la dificultad de las empresas de asumir el servicio de la deuda, terminó lesionando severamente el funcionamiento del sector.
Aunque para los años ochenta se señaló que el sector estaba sobredimensionado, lo cierto es que en marzo de 1992 el gobierno nacional decretó el racionamiento de energía como una salida a la sequía que se presentó por el fenómeno del niño. Esta fue de las causas que se argumentó, entre otras, para adelantar un cambio estructural en el sector eléctrico. Otros aspectos que se consideraron fueron el deterioro financiero y administrativo del sector, el cambio tecnológico que permitió que la generación eléctrica se volviera una actividad competitiva y los cambios estructurales adoptados en Colombia a comienzos de la década de los noventa orientados a la reducción del Estado y la promoción del mercado. En su conjunto, estos aspectos determinaron la reforma implementada en la prestación de los servicios públicos domiciliarios y en el sector eléctrico (Ley 142 y 143 de 1994).
Los desafíos actuales del sector no solo giran en torno al tema tarifario, sino también a la urgente necesidad de garantizar el suministro de energía en el 51% del territorio colombiano que corresponde a 70 municipios que están en las zonas no interconectadas. Además, en tal territorio la generación se hace principalmente con diésel y la prestación del servicio sigue siendo en general de mala calidad.
Adicionalmente, en procura de buscar un desarrollo sostenible el Congreso Colombiano expidió la Ley 1715 de 2014 destinada a incentivar y regular la integración de energías renovables no convencionales y el desarrollo de la gestión eficiente de la energía. Gracias a esta Ley y a la reducción de costos en el sector eólico y solar a nivel mundial, se proyecta que para el año 2023 se tenga alrededor de 3 GW instalados de estas tecnologías. Por otra parte, se está discutiendo actualmente los mecanismos para incorporar sistemas de almacenamiento de energía en el Sistema Interconectado Nacional, de acuerdo con la evolución tecnológica y los requerimientos actuales de los sistemas eléctricos.