В 1941 г. Фрунзенская ТЭЦ находилась в пусковом периоде. Были смонтированы и включены в работу один котел К0-VI-200 с давлением пара 34 ата, паропроизводительностью 160/200 т/ч и один турбогенератор АТ-25-1 мощностью 25 тыс. кВт с теплофикационным отбором 100 т/ч Ленинградского металлического завода. Всего за 1941 г. было выработано электроэнергии 2,55 млн кВт.ч.
После принятия Государственным комитетом обороны СССР 15 октября 1941 г. постановления об эвакуации Москвы 16 октября генератор на ТЭЦ был остановлен и дальнейшее строительство прекращено. Котел и генератор были демонтированы. На месте было оставлено только несколько фидерных ячеек 10 кВ, которые питали электроэнергией предприятия оборонного значения. Все демонтированное оборудование было снято и перевезено в Воронеж. В июле 1942 г., когда немцы вышли к Воронежу, был произведен вторичный демонтаж и эвакуация оборудования в Челя бинск и Куйбышев (паровой однобарабанный водотрубный котел № 1, паровой однобарабанный водотрубный котел № 2, турбина АТ-25-1, трансформаторы, распредустройства, щит управления, релейный щит и др.).
В 1941—1942 гг. на территории ТЭЦ располагались механические мастерские, в которых выполнялись заказы от организаций Наркомата обороны для фронта. 15 августа 1942 г. приказом Наркомата электростанций № 133/а все работы на ТЭЦ были прекращены.
По приказу Мосэнерго № 141 от 30 августа 1942 г. имеющаяся на ТЭЦ подстанция была передана в ведение 3-го района ВВС Мосэнерго. Передача подстанции по балансу состоялась 1 октября 1942 г.
Приказом Главцентрэнерго № 42 от 12 сентября 1942 г. на базе ликвидированной ТЭЦ была создана контора Мосэлектросетьстрой, которой были переданы механические мастерские и гараж. Строительство станции было законсервировано. В состоянии консервации станция находилась до ноября 1944 г. В 1943 г. на Фрунзенской ТЭЦ по проектам ПКБ Мосэнерго начали собирать передвижные электростанции. Были смонтированы четыре поезда. Готовые энергопоезда мощностью 500 и 1500 кВт были отправлены в Киев, Орел, Сталинград и другие места, где они обеспечивали срочное электроснабжение.
В ноябре 1944 г. по решению Государственного комитета обороны было начато восстановление ТЭЦ. Проект по восстановлению оборудования был выполнен в 1944 г. ПКБ Мосэнерго. В проектном задании предусматривалась установка двух турбогенераторов и трех котлов. В сентябре 1944 г. на ТЭЦ было доставлены двадцать вагонов импортного котельного оборудования.
В июне 1946 г. вместо демонтированного и отправленного на Восток был введен в эксплуатацию — котел № 1 типа Т0-3-200, паропроизводительностью 200 т/ч Таганрогского котельного завода «Красный котельщик». Вместо демонтированного турбогенератора — новый, № 1 типа АТ-25, мощностью 25 тыс. кВт фирмы «Инглиш Электрик».
Разрушений станция не имела.
В послевоенные годы станция стала энергетическим центром восстановления и развития прилегающих районов, где были построены здания органов государственного управления, науки, образования и культуры. В результате реконструкции электрическая мощность достигла 110 МВт, спустя несколько лет она увеличилась до 220 МВт. В 1981 году Министерство энергетики и электрификации СССР утвердило технический проект реконструкции ТЭЦ-12, предполагавший увеличение ее электрической и тепловой мощности. К 1992 году установленная мощность ТЭЦ-12 выросла до 400 МВт, тепловая — превысила 1,7 тыс. Гкал.
Современность
В июне 2015 года на ТЭЦ-12 введен в эксплуатацию новый парогазовый энергоблок ПГУ-220. С вводом энергоблока установленная электрическая мощность ТЭЦ-12 увеличилась более чем в 1,5 раза — до 611,6 МВт, тепловая мощность — до 1914 Гкал/ч. Основное оборудование ПГУ-220 — турбины и генераторы, котел-утилизатор — произведено в России. Коэффициент полезного действия энергоблока (в конденсационном режиме) — свыше 49%. Ввод энергоблока позволил повысить надежность энергоснабжения потребителей запада и центра столицы, улучшить экологические показатели работы электростанции. Для охлаждения используемой в технологическом цикле воды на блоке ПГУ-220 впервые внедрена «сухая» вентиляторная градирня. В отличие от традиционных башенных градирен, новая технология позволяет исключить испарение воды и уменьшить ее забор из Москвы-реки.
На ТЭЦ-12 проводятся реконструкция и модернизация оборудования, продление его ресурса и отдельных узлов с целью повышения надежности и экономичности работы станции. В 2016 году введены в эксплуатацию все блоки ультрафильтрации и обратного осмоса, что позволяет водоподготовительной установке ТЭЦ-12 работать на полную проектную мощность по выдаче глубоко обессоленной воды. Реализация проекта реконструкции действующей установки подпитки теплосети и энергоблоков позволила ввести в эксплуатацию на ТЭЦ-12 химводоподготовку с применением новейших технологий производства воды, с высоким уровнем автоматизации процессов.