เมื่อวันที่ 16 กรกฎาคม พ.ศ. 2476 ฝูงชนกว่า 3,000 คนได้ร่วมเป็นสักขีพยานในการตอกเสาเข็มต้นแรกที่บริเวณเขื่อนต่ำ ซึ่งเป็นการเริ่มต้นการขุดเจาะ การเจาะแกนเริ่มขึ้นในเดือนกันยายน ขณะที่สำนักงานการชลประทานเร่งดำเนินการศึกษาและออกแบบเขื่อน^{[ 25 ]}โครงสร้างนี้มีจุดประสงค์เพื่อควบคุมน้ำท่วมและจัดหาน้ำเพื่อการชลประทานและพลังงานไฟฟ้าพลังน้ำ แม้ว่าจะมีกำลังการผลิตที่ลดลงก็ตาม อย่างไรก็ตาม มันจะไม่ยกระดับอ่างเก็บน้ำให้สูงพอที่จะชลประทานที่ราบสูงโดยรอบแกรนด์คูเล การออกแบบนี้เปิดโอกาสให้สามารถเพิ่มความสูงและปรับปรุงในอนาคตได้^{[ 21 ]}

ก่อนและระหว่างการก่อสร้าง คนงานและวิศวกรประสบปัญหา การให้สัญญาจ้างบริษัทก่อสร้างส่วนต่างๆ ของเขื่อนเป็นเรื่องยาก เนื่องจากมีบริษัทเพียงไม่กี่แห่งที่มีขนาดใหญ่พอที่จะรับงานได้ ทำให้บริษัทต่างๆ ต้องควบรวมกิจการ สุสานของชนพื้นเมืองอเมริกันต้องถูกย้าย และต้องสร้างบันไดปลา ชั่วคราว ระหว่างการก่อสร้าง ปัญหาเพิ่มเติมได้แก่ ดินถล่ม และความจำเป็นในการปกป้องคอนกรีตที่เพิ่งเทใหม่จากการแข็งตัว ^{[ 20 ]}การก่อสร้างสะพานแกรนด์คูลี ทางตอนล่าง เริ่มขึ้นในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2477 และการเคลื่อนย้ายดินครั้งใหญ่เริ่มขึ้นในเดือนสิงหาคม การขุดเพื่อวางรากฐานของเขื่อนต้องนำ ดินและหินออกไป 22  ล้านลูกบาศก์หลา (17  ล้าน ลูกบาศก์เมตร) ^{[ 26 ]} 

เพื่อลดปริมาณการขนส่งด้วยรถบรรทุกที่จำเป็นในการขุด จึงมีการสร้างสายพานลำเลียง ที่มีความยาว เกือบ2 ไมล์ (3.2 กม.) ^{[ 27 ]}เพื่อเพิ่มความมั่นคงให้กับฐานราก คนงานได้เจาะ รูลึก 660–880 ฟุต (200–270 ม.)เข้าไปในหินแกรนิตและเติมรอยแตกด้วยปูนยาแนว ทำให้เกิดเป็นม่านปูนยาแนว^{[ 28} ] ในบางครั้ง พื้นที่ที่ขุดไว้ก็พังทลายลงเนื่องจากน้ำหนักบรรทุก เพื่อป้องกันพื้นที่เหล่านี้จากการเคลื่อนตัวต่อไปและดำเนินการขุดต่อไป จึง^ได้ ใส่ท่อขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 3 นิ้ว (76 มม.)เข้าไปในมวลและทำให้เย็นด้วยของเหลวเย็นจากโรงงานทำความเย็น ซึ่งทำให้ดินแข็งตัวและยึดไว้เพื่อให้สามารถดำเนินการก่อสร้างต่อไปได้^{[ 29 ]}     

การประมูลสัญญาขั้นสุดท้ายสำหรับเขื่อนเริ่มขึ้นเมื่อวันที่ 18 มิถุนายนพ.ศ. 2477 ที่เมืองสโปแคน และมีผู้ยื่นประมูลทั้งหมด 4 ราย หนึ่งในนั้นเป็นทนายความที่ไม่มีเงินทุนสนับสนุน อีกรายเป็นนักแสดงหญิงMae Westซึ่งมีเพียงบทกวีและคำสัญญาว่าจะเปลี่ยนเส้นทางแม่น้ำ^{[ 30 ]}จากการประมูลที่จริงจัง 2 รายการ การประมูลที่ต่ำที่สุดมาจากกลุ่มบริษัท 3 บริษัท ได้แก่Silas Mason Co.จากเมืองลุยส์วิลล์ รัฐเคนตักกี้; Walsh Construction Co. จากเมืองเดเวนพอร์ต รัฐไอโอวา และนิวยอร์ก; และ Atkinson-Kier Company จากซานฟรานซิสโกและซานดิเอโก กลุ่มบริษัทนี้รู้จักกันในชื่อ MWAK และการประมูลของพวกเขามีมูลค่า 29,339,301 ดอลลาร์ ซึ่งต่ำกว่า ข้อเสนอมูลค่า 34.5 ล้านดอลลาร์ที่ยื่นโดยผู้ประมูลรายถัดไปSix Companies, Inc.ซึ่งกำลังสร้างเขื่อนฮูเวอร์อยู่ในขณะนั้น เกือบ 15% ^{[ 31 ]}

มีการสร้าง เขื่อนชั่วคราวขนาดใหญ่สองแห่งสำหรับเขื่อน แต่เขื่อนเหล่านี้ขนานไปกับแม่น้ำแทนที่จะคร่อมความกว้างของแม่น้ำ ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องเจาะเข้าไปในผนังหุบเขา เมื่อสิ้นปี 1935 คนงานประมาณ 1,200 คนได้สร้างเขื่อนชั่วคราวทางทิศตะวันตกและทิศตะวันออกเสร็จสมบูรณ์ เขื่อนชั่วคราวทางทิศตะวันตกมีความยาว2,000 ฟุต (610 เมตร) หนา 50 ฟุต (15 เมตร)และสร้างขึ้นที่ระดับ110 ฟุต (34 เมตร)เหนือชั้นหินฐาน^{[ 32 ]}เขื่อนชั่วคราวเหล่านี้ทำให้คนงานสามารถทำให้บางส่วนของพื้นแม่น้ำแห้งและเริ่มก่อสร้างเขื่อนได้ ในขณะที่น้ำยังคงไหลลงมาตามกลางพื้นแม่น้ำ^{[ 33 ]}      

ในเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2479เมื่อฐานรากด้านตะวันตกเสร็จสมบูรณ์แล้ว ส่วนหนึ่งของคอฟเฟอร์แดมด้านตะวันตกก็ถูกรื้อถอน ทำให้มีน้ำไหลผ่านส่วนหนึ่งของฐานรากใหม่ของเขื่อน ในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2479 MWAK ได้เริ่มก่อสร้างคอฟเฟอร์แดมเหนือและใต้ช่องทางระหว่างคอฟเฟอร์แดมด้านตะวันออกและตะวันตก ภายในเดือนธันวาคม แม่น้ำโคลัมเบียทั้งหมดถูกเบี่ยงเส้นทางผ่านฐานรากที่สร้างขึ้นภายในคอฟเฟอร์แดมด้านตะวันออกและตะวันตก เมื่อวันที่15 ธันวาคมพ.ศ. 2479 หนังสือพิมพ์Wenatchee Daily Worldประกาศว่าแม่น้ำถูกเบี่ยงเส้นทาง และในช่วงต้นปีถัดมา ผู้คนจำนวนมากก็เดินทางมาเพื่อดูพื้นแม่น้ำ^{[ 34 ]}

เมื่อวันที่ 4 สิงหาคม พ.ศ. 2477 ประธานาธิบดีแฟรงคลิน ดี. รูสเวลต์ได้เยี่ยมชมสถานที่ก่อสร้างและประทับใจกับโครงการและวัตถุประสงค์ของโครงการ^{[ 35 ]}เขาได้กล่าวกับคนงานและผู้ชม โดยปิดท้ายด้วยคำกล่าวนี้ว่า “ผมออกจากที่นี่ในวันนี้ด้วยความรู้สึกว่างานนี้ดำเนินการได้ดี เรากำลังเดินหน้าโครงการที่มีประโยชน์ และเราจะดำเนินการให้สำเร็จเพื่อประโยชน์ของประเทศของเรา” ^{[ 36 ]}หลังจากนั้นไม่นาน กรมชลประทานได้รับอนุญาตให้ดำเนินการตามแผนเขื่อนสูง แต่ต้องเผชิญกับปัญหาในการเปลี่ยนแบบและเจรจาสัญญาที่แก้ไขกับ MWAK ในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2478ด้วยเงินเพิ่มเติมอีก7 ล้านดอลลาร์ MWAK และSix Companies, Inc.ตกลงที่จะรวมกันเป็น Consolidated Builders Inc. และสร้างเขื่อนสูง Six Companies เพิ่งสร้างเขื่อนฮูเวอร์เสร็จและกำลังจะสร้างเขื่อนพาร์เกอร์ เสร็จสมบูรณ์ แบบใหม่ที่ได้รับการคัดเลือกและอนุมัติโดยสำนักงานชลประทานในเดนเวอร์นั้นรวมถึงการปรับปรุงหลายอย่าง หนึ่งในนั้นคือโรงสูบน้ำเพื่อการชลประทาน^{[ 35 ]}

รูสเวลต์มองว่าเขื่อนนี้จะเข้ากับนโยบาย New Deal ของเขา ภายใต้การบริหารงานสาธารณะ (Public Works Administration) มันจะสร้างงานและโอกาสในการทำฟาร์ม และจะคุ้มทุนในตัวเอง นอกจากนี้ ในฐานะส่วนหนึ่งของความพยายามสาธารณะที่ใหญ่กว่า รูสเวลต์ต้องการรักษาราคาไฟฟ้าให้ต่ำโดยการจำกัดการเป็นเจ้าของบริษัทสาธารณูปโภคของเอกชน ซึ่งอาจเรียกเก็บราคาสูงสำหรับพลังงาน^{[ 21 ]}หลายคนคัดค้านการเข้าควบคุมโครงการโดยรัฐบาลกลาง รวมถึงผู้สนับสนุนที่โดดเด่นที่สุด แต่รัฐวอชิงตันขาดทรัพยากรที่จะทำให้โครงการนี้สำเร็จลุล่วงได้อย่างเต็มที่^{[ 37 ] [ 38 ]}ในเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2478ด้วยความช่วยเหลือของรูสเวลต์และ คำตัดสิน ของศาลฎีกาที่อนุญาตให้ซื้อที่ดินสาธารณะและเขตสงวนของชนพื้นเมือง รัฐสภาได้อนุมัติเงินทุนสำหรับเขื่อนสูงที่ได้รับการปรับปรุงภายใต้พระราชบัญญัติแม่น้ำและท่าเรือ พ.ศ. 2478 ^{[ 39 ]}อุปสรรคทางกฎหมายที่สำคัญที่สุดสำหรับเขื่อนนี้ได้ผ่านพ้นไปแล้ว: ^{[ 40 ]}

เพื่อวัตถุประสงค์ในการควบคุมอุทกภัย ปรับปรุงการเดินเรือ ควบคุมการไหลของลำน้ำในสหรัฐอเมริกา จัดเก็บและส่งน้ำที่เก็บไว้ เพื่อการฟื้นฟูที่ดินสาธารณะและเขตสงวนของชนพื้นเมือง และการใช้ประโยชน์อื่นๆ ตลอดจนการผลิตพลังงานไฟฟ้าเพื่อเป็นวิธีการช่วยเหลือทางการเงินแก่โครงการดังกล่าว โครงการที่รู้จักกันในชื่อ "เขื่อนพาร์เกอร์" บนแม่น้ำโคโลราโดและ "เขื่อนแกรนด์คูเล" บนแม่น้ำโคลัมเบีย จึงได้รับอนุญาตและนำมาใช้ในที่นี้

เมื่อวันที่ 6 ธันวาคม พ.ศ. 2478 ผู้ว่าการรัฐแคลเรนซ์ มาร์ติน ได้เป็นประธานในพิธีเทคอนกรีตครั้ง แรก ^{[ 41 ]}ในระหว่างการก่อสร้าง คอนกรีตจำนวนมากถูกส่งมายังสถานที่ก่อสร้างโดยรถไฟ ซึ่งจะถูกนำไปแปรรูปเพิ่มเติมโดยเครื่องผสมขนาดใหญ่ 8 เครื่อง ก่อนที่จะถูกเทลงในแบบหล่อ คอนกรีตถูกเทลงใน เสา ^ขนาด50 ตารางฟุต(4.6 ^{ตาราง}เมตร)โดยใช้ถังที่ยกขึ้นด้วยเครน ซึ่งแต่ละถังรองรับคอนกรีตได้ 8 ตัน^{[ 42 ]}เพื่อทำให้คอนกรีตเย็นลงและช่วยในการบ่ม มีการวางท่อประมาณ2,000 ไมล์ (3,200 กิโลเมตร)ทั่วบริเวณที่กำลังแข็งตัว น้ำเย็นจากแม่น้ำถูกสูบเข้าไปในท่อ ทำให้ลดอุณหภูมิภายในแบบหล่อจาก105 องศาฟาเรนไฮต์ (41 องศาเซลเซียส)เหลือ45 องศาฟาเรนไฮต์ (7 องศาเซลเซียส)ซึ่งทำให้เขื่อนหดตัวลงประมาณ8 นิ้ว (20 เซนติเมตร)ในแนวยาว ช่องว่างที่เกิดขึ้นจะถูกเติมด้วยปูนยาแนว^{[ 33 ]}         

จนกระทั่งโครงการเริ่มต้นขึ้น บริเวณแม่น้ำโคลัมเบียที่จะสร้างเขื่อนยังไม่มีสะพาน ทำให้การเคลื่อนย้ายคนและวัสดุเป็นไปได้ยาก^{[ 43 ]} ในเดือนมกราคม พ.ศ. 2479สะพานแกรนด์คูเล ซึ่งเป็นสะพานทางหลวงถาวร ได้เปิดใช้งานหลังจากล่าช้าอย่างมากเนื่องจากระดับน้ำสูง สะพานชั่วคราวเพิ่มเติมอีก 3 แห่งทางด้านล่างของแม่น้ำได้ช่วยเคลื่อนย้ายยานพาหนะและคนงานพร้อมกับทรายและกรวดสำหรับผสมปูนซีเมนต์^{[ 29 ] [ 44 ]}ในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2481 MWAK ได้สร้างเขื่อนด้านล่างเสร็จสมบูรณ์ และ Consolidated Builders Inc. เริ่มก่อสร้างเขื่อนด้านบน ในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2482 โรงไฟฟ้าทาง ทิศตะวันตกสร้างเสร็จสมบูรณ์ มีคนงานประมาณ 5,500 คนอยู่ในสถานที่ก่อสร้างในปีนั้น ระหว่างปี พ.ศ. 2483 ถึง พ.ศ. 2484 ประตูระบายน้ำ 11 บานของเขื่อนได้รับการติดตั้งบนทางระบายน้ำล้นในเดือนมกราคม พ.ศ. 2484 เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเครื่องแรกของเขื่อนเริ่มใช้งาน เมื่อวันที่1 มิถุนายนพ.ศ. 2485 อ่างเก็บน้ำเต็มและน้ำแรกไหลผ่านทางระบายน้ำล้นของเขื่อน เมื่อวันที่31 มกราคม พ.ศ. 2486 งานเสร็จสมบูรณ์อย่างเป็นทางการ^{[ 45 ] [ 46 ]}เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเครื่องสุดท้ายจากทั้งหมด 18 เครื่องเดิมไม่ได้ทำงานจนกระทั่งปี พ.ศ. 2482 ^{[ 4 ]}

ในปี พ.ศ. 2476 กรมการฟื้นฟูที่ดินได้เริ่มดำเนินการซื้อที่ดินด้านหลังเขื่อนไปไกลถึง151 ไมล์ (243 กิโลเมตร)เหนือเขื่อนเพื่อใช้เป็นพื้นที่อ่างเก็บน้ำในอนาคต อ่างเก็บน้ำซึ่งต่อมาเป็นที่รู้จักในชื่อทะเลสาบรูสเวลต์ได้ท่วมพื้นที่ 70,500 เอเคอร์ (285 ^{ตาราง}กิโลเมตร)และกรมการฟื้นฟูที่ดินได้ซื้อที่ดินเพิ่มเติมอีก11,500 เอเคอร์ (47 ตารางกิโลเมตร⁾รอบแนวชายฝั่งในอนาคต ภายในพื้นที่ดังกล่าวมีเมือง 11 เมือง ทางรถไฟ 2 สาย ทางหลวงของรัฐ 3 สาย ถนนชนบทประมาณ 150 ไมล์ โรงเลื่อย 4 แห่ง สะพาน 14 แห่ง ระบบโทรเลขและโทรศัพท์ 4 แห่ง และสายส่งไฟฟ้าและสุสานจำนวนมาก สิ่งอำนวยความสะดวกทั้งหมดต้องถูกซื้อหรือย้าย และมีผู้อยู่อาศัย 3,000 คนถูกย้ายที่อยู่^{[ 47 ]}พระราชบัญญัติต่อต้านการเก็งกำไรผ่านการอนุมัติในปี พ.ศ. 2480 ซึ่งจำกัดปริมาณที่ดินที่เกษตรกรสามารถเป็นเจ้าของได้เพื่อป้องกันราคาที่สูงเกินจริง^{[ 18 ]}    

รัฐบาลประเมินที่ดินและเสนอซื้อจากผู้อยู่อาศัยที่ได้รับผลกระทบ หลายคนปฏิเสธที่จะรับข้อเสนอ และกรมชลประทานได้ยื่นฟ้องคดีเวนคืนที่ดิน^{[ 48 ]}สมาชิกของ ชนเผ่า Colville ConfederatedและSpokaneที่มีถิ่นฐานอยู่ในเขตอ่างเก็บน้ำก็ถูกย้ายถิ่นฐานเช่นกัน พระราชบัญญัติการได้มาซึ่งที่ดินของชนพื้นเมืองสำหรับเขื่อน Grand Coulee เมื่อวันที่ 29 มิถุนายนพ.ศ. 2483 อนุญาตให้รัฐมนตรีว่าการกระทรวงมหาดไทยได้มาซึ่งที่ดินในเขตสงวน Colville และ Spokane ซึ่งในที่สุดคิดเป็นพื้นที่ 21,100 ^{เอเคอร์}(85 ตารางกิโลเมตร) ^{[ 49 ]} ภายในปี พ.ศ. 2485 ที่ดินทั้งหมดถูกซื้อในราคาตลาด: ค่าใช้จ่าย10.5 ล้านดอลลาร์ ซึ่งรวมถึงการ ย้ายฟาร์ม สะพาน ทางหลวง และทางรถไฟ ไม่มีการเสนอค่าชดเชยการย้ายถิ่นฐานให้กับเจ้าของทรัพย์สิน ซึ่งเป็นเรื่องปกติจนกระทั่งกฎหมายของสหรัฐฯ เปลี่ยนแปลงในปี พ.ศ. 2491 ^{[ 48 ]} 

ในช่วงปลายปี 1938 องค์การบริหารโครงการงานความก้าวหน้า (Works Progress Administration)เริ่มดำเนินการตัดต้นไม้และพืชอื่นๆ ในพื้นที่54,000 เอเคอร์ (220 ^{ตาราง}กิโลเมตร) ไม้ที่ตัดแล้วถูกล่องไปตามลำน้ำและขายให้กับผู้เสนอราคาสูงสุด คือ บริษัท Lincoln Lumber Company ซึ่งจ่ายเงิน 2.25 ดอลลาร์ต่อไม้ 1,000 ฟุตบอร์ด ซึ่งเทียบเท่ากับ 51 ดอลลาร์ในปี 2025 [ ^{50 ] อัตรา}การเคลียร์พื้นที่เร่งขึ้นในเดือนเมษายน 1941เมื่อมีการประกาศให้เป็นโครงการป้องกันประเทศ และต้นไม้ต้นสุดท้ายถูกโค่นลงในวันที่ 19 กรกฎาคม 1941 การโค่นต้นไม้ครั้งนี้ดำเนินการโดยวิศวกรควบคุมการฟื้นฟู Frank A. Banks และผู้บริหาร WPA ของรัฐ Carl W. Smith ในระหว่างพิธี^{[ 51 ]}มีคน 2,626 คนอาศัยอยู่ในค่ายหลัก 5 แห่งตามแนวแม่น้ำโคลัมเบียทำงานในโครงการนี้ เมื่อโครงการเสร็จสิ้นมีการใช้เงินไป4.9 ล้านดอลลาร์ ในด้านแรงงาน ^{[ 52 ]} 

คนงานที่สร้างเขื่อนได้รับค่าจ้างเฉลี่ย 80 เซนต์ต่อชั่วโมง ค่าจ้างสำหรับการสร้างเขื่อนนี้ถือว่าสูงที่สุดแห่งหนึ่งในประเทศ คนงานส่วนใหญ่มาจาก เขต Grant , Lincoln , DouglasและOkanoganและผู้หญิงได้รับอนุญาตให้ทำงานเฉพาะในหอพักและโรงครัวเท่านั้น^{[ 53 ]}มีคนประมาณ 8,000 คนทำงานในโครงการนี้ และ Frank A. Banks ดำรงตำแหน่งหัวหน้าวิศวกรก่อสร้าง Bert A. Hall เป็นหัวหน้าผู้ตรวจสอบที่จะรับเขื่อนจากผู้รับเหมา Orin G. Patch ดำรงตำแหน่งหัวหน้าฝ่ายคอนกรีต^{[ ​​20 ] [ 54 ] [ 55 ]}สภาพการก่อสร้างเป็นอันตรายและมีคนงานเสียชีวิต 77 คน^{[ 25 ]}

เพื่อเตรียมการก่อสร้าง จำเป็นต้องมีที่พักสำหรับคนงานพร้อมกับสะพานสี่แห่งทางตอนล่างของบริเวณเขื่อน ซึ่งหนึ่งในนั้นคือสะพานแกรนด์คูลีซึ่งยังคงมีอยู่จนถึงปัจจุบัน สำนักงานการฟื้นฟูที่ดินได้จัดหาที่พักและตั้งอาคารบริหารของตนไว้ที่เมืองเอนจิเนียร์ ซึ่งอยู่ทางตอนล่างของสถานที่ก่อสร้างทางฝั่งตะวันตกของแม่น้ำ^{[ 29 ]}ตรงข้ามกับเมืองเอนจิเนียร์ MWAK ได้สร้างเมืองเมสันซิตี้ขึ้นในปี 1934 เมืองเมสันซิตี้มีโรงพยาบาล ที่ทำการไปรษณีย์ ไฟฟ้า และสิ่งอำนวยความสะดวกอื่นๆ พร้อมกับประชากร 3,000 คน บ้านสามห้องนอนในเมืองนี้ให้เช่าในราคา 32 ดอลลาร์ต่อเดือน^{[ 56 ]}

ในบรรดาพื้นที่อยู่อาศัยทั้งสองแห่ง Engineer's City ถือว่ามีที่อยู่อาศัยที่ดีกว่า^{[ 57 ]}พื้นที่อยู่อาศัยอื่นๆ อีกหลายแห่งก่อตัวขึ้นรอบๆ สถานที่ก่อสร้างในพื้นที่ที่รู้จักกันในชื่อ Shack Town ซึ่งไม่มีไฟฟ้าใช้และสิ่งอำนวยความสะดวกเหมือนกับเมืองอื่นๆ^{[ 58 ]}เมืองGrand Coulee ซึ่งก่อตั้งขึ้นในปี 1935 ก็ให้การสนับสนุนคนงานเช่นกัน และตั้งอยู่ทางทิศตะวันตกของเขื่อนบนที่ราบสูง^{[ 59 ]}ในที่สุด MWAK ก็ขาย Mason City ให้กับ Reclamation ในปี 1937 ก่อนที่สัญญาจะเสร็จสมบูรณ์^{[ 60 ]}ในปี 1956 Reclamation ได้รวมทั้ง Mason City และ Engineer's Town เข้าด้วยกันเพื่อก่อตั้งเมือง Coulee Damซึ่งได้รับการจัดตั้งเป็นเมืองในเดือนกุมภาพันธ์ 1959 ^{[ 57 ]}

เมื่อสงครามโลกครั้งที่สอง เริ่มต้นขึ้น การผลิตไฟฟ้าได้รับความสำคัญมากกว่าการชลประทาน ในปี พ.ศ. 2486 รัฐสภาได้อนุมัติโครงการลุ่มน้ำโคลัมเบียและสำนักงานการชลประทานได้เริ่มก่อสร้างสิ่งอำนวยความสะดวกด้านการชลประทานในปี พ.ศ. 2491 เขื่อนนอร์ทถูกสร้างขึ้นทางทิศตะวันตกและเหนือเขื่อนแกรนด์คูลี เขื่อนนี้พร้อมกับเขื่อนดรายฟอลส์ทางทิศใต้ ได้กั้นและสร้างทะเลสาบแบงส์ซึ่งครอบคลุมพื้นที่27 ไมล์ (43 กิโลเมตร) ทางตอนเหนือ ของแกรนด์คูลีเขื่อนเพิ่มเติม เช่นเขื่อนปินโตและโอซัลลิแวน ถูกสร้างขึ้นควบคู่ไปกับท่อส่งน้ำและคลอง ทำให้เกิดเครือข่ายการจัดหาน้ำเพื่อการชลประทานขนาดใหญ่ที่เรียกว่าโครงการลุ่มน้ำโคลัมเบีย การชลประทานเริ่มต้นระหว่างปี พ.ศ. 2494 ถึง พ.ศ. 2496 เมื่อมีการติดตั้งปั๊ม 6 ตัวจากทั้งหมด 12 ตัว และทะเลสาบแบงส์ก็เต็มไปด้วยน้ำ^{[ 61 ]}  

หลังสงครามโลกครั้งที่สอง ความต้องการใช้ไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นทำให้เกิดความสนใจในการสร้างโรงไฟฟ้าอีกแห่งที่ได้รับการสนับสนุนจากเขื่อนแกรนด์คูลี^{[ 62 ]} อุปสรรคประการหนึ่งในการสร้างโรงไฟฟ้าเพิ่มเติมคือความผันผวนตามฤดูกาลของ ปริมาณน้ำไหลในแม่น้ำโคลัมเบียปัจจุบันปริมาณน้ำไหลได้รับการจัดการอย่างใกล้ชิด แทบไม่มีความผันผวนตามฤดูกาล ในอดีต ประมาณ 75% ของปริมาณน้ำไหลประจำปีของแม่น้ำเกิดขึ้นระหว่างเดือนเมษายนถึงกันยายน^{[ 63 ]} ในช่วงที่มีปริมาณน้ำไหลน้อย ปริมาณน้ำที่ไหลออกจากแม่น้ำจะอยู่ระหว่าง50,000 ลูกบาศก์ฟุตต่อวินาที (1,400 ลูกบาศก์เมตร^ต่อวินาที)และ80,000 ลูกบาศก์ฟุตต่อวินาที (2,300 ลูกบาศก์เมตร^ต่อวินาที)ในขณะที่ปริมาณน้ำไหลสูงสุดในช่วงฤดูใบไม้ผลิอยู่ที่ประมาณ500,000 ลูกบาศก์ฟุตต่อวินาที (14,000 ลูกบาศก์เมตร^ต่อวินาที)มีเพียง 9 เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจากทั้งหมด 18 เครื่องของเขื่อนเท่านั้นที่สามารถทำงานได้ตลอดทั้งปี ส่วนอีก 9 เครื่องที่เหลือทำงานน้อยกว่า 6 เดือนต่อปี^{[ 64 ]}ในปี พ.ศ. 2495 รัฐสภาได้อนุมัติเงิน 125,000 ดอลลาร์สหรัฐฯ ให้กับกรมการฟื้นฟูเพื่อดำเนินการศึกษาความเป็นไปได้ของโรงไฟฟ้าแห่งที่สาม ซึ่งเสร็จสมบูรณ์ในปี พ.ศ. 2496 และแนะนำสถานที่ตั้งสองแห่งมีการแนะนำให้ใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาด 108 เมกะวัตต์จำนวน 9 เครื่องที่เหมือนกัน แต่ตามสถานการณ์ในขณะนั้น เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเหล่านี้จะสามารถทำงานได้เฉพาะในช่วงที่มีระดับน้ำสูงเท่านั้น^{[ 62 ]}          

จำเป็นต้องมีการควบคุมการไหลของแม่น้ำโคลัมเบียเพิ่มเติมเพื่อให้โรงไฟฟ้าแห่งใหม่สามารถดำเนินการได้ จะต้องมีโครงการกักเก็บน้ำและควบคุมน้ำในแคนาดา และสนธิสัญญาเพื่อแก้ไขปัญหาทางเศรษฐกิจและการเมืองมากมายที่เกี่ยวข้อง สำนักงานการฟื้นฟูและกองทัพวิศวกรได้สำรวจทางเลือกอื่นที่ไม่ต้องพึ่งพาสนธิสัญญากับแคนาดา เช่น การเพิ่มระดับน้ำในทะเลสาบแฟลตเฮดหรือทะเลสาบเพนด โอเรลแต่ข้อเสนอทั้งสองเผชิญกับการต่อต้านอย่างรุนแรงจากคนในท้องถิ่น^{[ 62 ]}สนธิสัญญาแม่น้ำโคลัมเบียซึ่งได้มีการหารือกันระหว่างสหรัฐอเมริกาและแคนาดามาตั้งแต่ปี 1944 ถูกมองว่าเป็นคำตอบ ความพยายามในการสร้างโรงไฟฟ้าแห่งที่สามยังได้รับอิทธิพลจากการแข่งขันกับสหภาพโซเวียตซึ่งได้สร้างโรงไฟฟ้าบนแม่น้ำโวลกาที่มีขนาดใหญ่กว่าแกรนด์คูเล^{[ 65 ]}

เมื่อ วันที่ 16 กันยายนพ.ศ. 2507 สนธิสัญญาแม่น้ำโคลัมเบียได้รับการให้สัตยาบันและรวมถึงข้อตกลงที่แคนาดาจะสร้าง เขื่อน ดันแคนคีนลีย์ไซด์ และไมกาทางต้นน้ำ และสหรัฐอเมริกาจะสร้างเขื่อนลิบบีในมอนแทนา^{[ 66 ]}หลังจากนั้นไม่นาน วุฒิสมาชิกเฮนรี เอ็ม. แจ็กสัน แห่งวอชิงตัน ซึ่งมีอิทธิพลในการสร้างโรงไฟฟ้าแห่งใหม่ ได้ประกาศว่ากรมการฟื้นฟูจะนำเสนอโครงการต่อรัฐสภาเพื่อขออนุมัติงบประมาณและเงินทุน^{[ 67 ]}เพื่อให้ทันกับการแข่งขันจากสหภาพโซเวียตและเพิ่มกำลังการผลิต จึงได้มีการพิจารณาว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสามารถอัพเกรดเป็นแบบที่ใหญ่ขึ้นมากได้ ด้วยความเป็นไปได้ที่บริษัทระหว่างประเทศจะเสนอราคาในโครงการนี้ สหภาพโซเวียตซึ่งเพิ่งติดตั้ง เครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำขนาด 500 เมกะวัตต์บนแม่น้ำเยนิเซย์ได้แสดงความสนใจ เพื่อหลีกเลี่ยงความอับอายที่อาจเกิดขึ้นจากการที่คู่แข่งระหว่างประเทศสร้างโรงไฟฟ้าภายในประเทศ กระทรวงมหาดไทยจึงปฏิเสธการเสนอราคาจากต่างประเทศ โรงไฟฟ้าแห่งที่สามได้รับการอนุมัติ และประธานาธิบดีลินดอน จอห์นสันได้ลงนามในร่างกฎหมายจัดสรรงบประมาณเมื่อวันที่14 มิถุนายนพ.ศ. 2509 ^{[ 68 ]}

ระหว่างปี 1967 ถึง 1974 เขื่อนได้รับการขยายเพื่อเพิ่มโรงไฟฟ้าที่สาม โดยมีMarcel Breuerเป็น ผู้ออกแบบทางสถาปัตยกรรม ^{[ 69 ]}เริ่มตั้งแต่เดือนกรกฎาคม 1967ซึ่งเกี่ยวข้องกับการรื้อถอนด้านตะวันออกเฉียงเหนือของเขื่อนและสร้างส่วนหน้าเขื่อนใหม่ การขุดดินและหินจำนวน22,000,000 ลูกบาศก์หลา (16,820,207 ^{ลูกบาศก์}เมตร)เสร็จสมบูรณ์ก่อนที่จะสร้างส่วนเขื่อนใหม่ที่มี ความยาว 1,725 ​​ฟุต (526 เมตร)การต่อเติมทำให้เขื่อนเดิมที่มีความ ยาว 4,300 ฟุต (1,300 เมตร) มีความยาวเกือบหนึ่งไมล์ การออกแบบดั้งเดิมของโรงไฟฟ้ามีหน่วยขนาดเล็ก 12 หน่วย แต่ได้รับการปรับเปลี่ยนเพื่อรวมเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดใหญ่ที่สุดที่มีอยู่ 6 เครื่อง เพื่อจ่ายน้ำให้กับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเหล่านี้ ได้มีการติดตั้งท่อส่งน้ำขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง40 ฟุต (12 เมตร) จำนวน 6 ท่อ ^{[ 70 ]}ในบรรดาเครื่องกังหันและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าใหม่นั้นมีหน่วยขนาด 600 เมกะวัตต์จำนวน 3 หน่วยที่สร้างโดยWestinghouseและหน่วยขนาด 700 เมกะวัตต์จำนวน 3 หน่วยที่ ^{สร้าง}โดยGeneral Electricเครื่องกำเนิดไฟฟ้าใหม่เครื่องแรกเริ่มใช้งานในปี 1975 และเครื่องสุดท้ายในปี 1980 ^{[ 4 ]} ต่อมาหน่วยขนาด 700 เมกะวัตต์ทั้งสามหน่วยได้รับการอัพเกรดเป็น 805 เมกะวัตต์โดยSiemens [ ^{71 ]}             

หลังจากเกิดภาวะขาดแคลนพลังงานในภาคตะวันตกเฉียงเหนือในช่วงทศวรรษ 1960 จึงได้มีการตัดสินใจว่าเครื่องสูบน้ำที่เหลืออีก 6 เครื่องที่วางแผนไว้จะเป็นเครื่องสูบน้ำแบบกำเนิดไฟฟ้า เมื่อความต้องการพลังงานสูง เครื่องสูบน้ำแบบกำเนิดไฟฟ้าเหล่านี้สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้ด้วยน้ำจากคลองส่งน้ำ Banks Lake ที่อยู่ติดกับเขื่อนในระดับความสูงที่สูงกว่า^{[ 72 ]}ในปี 1973 โรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบกำเนิดไฟฟ้าได้สร้างเสร็จสมบูรณ์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสองเครื่องแรก (P/G-7 และ P/G-8) ก็เริ่มใช้งาน ในปี 1983 เครื่องกำเนิดไฟฟ้าอีกสองเครื่องก็เริ่มใช้งาน และในเดือนมกราคม 1984  เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสองเครื่องสุดท้ายก็เริ่มใช้งาน เครื่องสูบน้ำแบบกำเนิดไฟฟ้าทั้งหกเครื่องนี้เพิ่ม กำลังการผลิตให้กับเขื่อนอีก 314 เมกะวัตต์ ^{[ 73 ]} ในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2552โรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบน้ำได้รับการเปลี่ยนชื่ออย่างเป็นทางการเป็น โรงไฟฟ้าพลังน้ำแบบสูบน้ำ John W. Keys III ตามชื่อของJohn W. Keys  IIIกรรมาธิการสำนักงานการฟื้นฟูแห่งสหรัฐอเมริกาตั้งแต่ปี พ.ศ. 2544 ถึง พ.ศ. 2549 ^{[ 74 ]}

การปรับปรุงครั้งใหญ่ของโรงไฟฟ้าที่สาม ซึ่งประกอบด้วยเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหมายเลข G19 ถึง G24 เริ่มขึ้นในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2551และจะดำเนินต่อไปอีกหลายปี โครงการที่ต้องดำเนินการให้แล้วเสร็จก่อนที่จะเริ่มการปรับปรุงเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ได้แก่ การเปลี่ยน สายเคเบิลใต้ดินขนาด 500 kV ที่บรรจุน้ำมันสำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า G19, G20 และ G21 ด้วยสายส่งไฟฟ้าเหนือศีรษะ (เริ่มในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2552 ) หม้อแปลงไฟฟ้าขนาด 236 MW ใหม่ สำหรับ G19 และ G20 (เริ่มในเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2549 ) และโครงการอื่นๆ อีกหลายโครงการ^{[ 75 ]}

การวางแผน การออกแบบ การจัดซื้อ และการเตรียมพื้นที่สำหรับ การปรับปรุงเครื่องกำเนิดไฟฟ้า G22, G23 และ G24 ขนาด 805 เมกะวัตต์ มีกำหนดจะเริ่มในปี 2554 การปรับปรุงจะเริ่มในปี 2556 โดยเริ่มจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้า G22 ก่อน จากนั้น G23 จะเริ่มในปี 2557 และสุดท้าย G24 จะเริ่มในปี 2559 โดยมีกำหนดแล้วเสร็จในปี 2557, 2559 และ 2560 ตามลำดับ การปรับปรุงเครื่องกำเนิดไฟฟ้า G19, G20 และ G21 ยังไม่ได้กำหนดตารางเวลา ณ ปี 2553 ^{[ 76 ]}

น้ำถูกสูบผ่าน ท่อขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง12 ฟุต (3.7 เมตร)ของโรงไฟฟ้าพลังน้ำจากทะเลสาบรูสเวลต์เป็นระยะ ทาง 280 ฟุต (85 เมตร) ไปยังคลองส่งน้ำยาว 1.6 ไมล์ (2.6 กิโลเมตร)จากคลองส่งน้ำ น้ำจะถูกส่งไปยังทะเลสาบแบงส์ ซึ่งมีปริมาณน้ำสำรองใช้งานได้715,000 เอเคอร์⋅ฟุต(882 ล้าน^{ลูกบาศก์}เมตร) ปั๊มน้ำ 12 ตัวของโรงไฟฟ้าพลังน้ำนี้มีกำลัง 65,000–70,000 แรงม้า (48,000–52,000 กิโลวัตต์)สามารถส่งน้ำได้สูงสุด1,605 ลูกบาศก์ฟุตต่อวินาที (45 ลูกบาศก์เมตร^ต่อวินาที)ไปยังทะเลสาบ ปัจจุบัน โครงการลุ่มน้ำโคลัมเบียใช้ในการชลประทานพื้นที่ 670,000 เอเคอร์ (2,700 ตารางกิโลเมตร⁾ และมีศักยภาพในการขยายไปถึง1.1 ล้านเอเคอร์^{[ 72 ]}มีการปลูกพืชมากกว่า 60 ชนิดภายในโครงการและกระจายไปทั่วสหรัฐอเมริกา^{[ 61 ]}             

เขื่อนแกรนด์คูลีรองรับโรงไฟฟ้าพลังน้ำ 4 แห่ง ซึ่งประกอบด้วยเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำ 33 เครื่อง โรงไฟฟ้าพลังน้ำฝั่งซ้ายและขวาเดิมมีเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหลัก 18 เครื่อง และฝั่งซ้ายมีเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำรองอีก 3 เครื่อง ทำให้มีกำลังการผลิตติดตั้งรวม 2,280  เมกะวัตต์^{[ 80 ]}

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเครื่องแรกเริ่มใช้งานในปี 1941 และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าทั้ง 18 เครื่องก็เริ่มใช้งานได้ในปี 1950 โรงไฟฟ้าแห่งที่สามประกอบด้วยเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหลักทั้งหมดหกเครื่อง โดยมี กำลังการผลิตติดตั้ง 4,215 เมกะวัตต์ เครื่องกำเนิดไฟฟ้า G-19, G-20 และ G-21 ในโรงไฟฟ้าแห่งที่สามมี กำลังการผลิตติดตั้ง 600 เมกะวัตต์ แต่สามารถทำงานได้ที่กำลังการผลิตสูงสุด 690  เมกะวัตต์ ซึ่งทำให้กำลังการผลิตสูงสุดโดยรวมของโรงไฟฟ้าของเขื่อนอยู่ที่ 7,079  เมกะวัตต์ โรงไฟฟ้าสูบน้ำประกอบด้วยเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสูบน้ำหกเครื่อง โดยมีกำลังการผลิตติดตั้ง 314  เมกะวัตต์ เมื่อสูบน้ำเข้าไปในทะเลสาบแบงก์ส จะใช้ ไฟฟ้า 600 เมกะวัตต์^{[ 81 ]}

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแต่ละเครื่องได้รับน้ำจากท่อส่งน้ำ แต่ละท่อ ท่อ ส่งน้ำที่ใหญ่ที่สุดนี้จ่ายน้ำให้กับโรงไฟฟ้าที่สาม มีเส้นผ่านศูนย์กลาง40 ฟุต (12 เมตร) และสามารถจ่ายน้ำได้ถึง 35,000 ลูกบาศก์ฟุตต่อวินาที (990 ลูกบาศก์เมตร^ต่อวินาที)เดิมทีโรงไฟฟ้าของเขื่อนมีกำลังการผลิตติดตั้ง 1,974 เมกะวัตต์ แต่การขยายและปรับปรุงทำให้กำลังการผลิตเพิ่มขึ้นเป็น 6,809 เมกะวัตต์ และ สูงสุด7,079 เมกะวัตต์ ^{[ 82 ]}        

ในปี 2022 เขื่อนแกรนด์คูลีผลิตกระแสไฟฟ้าได้ 21.17 TWh ^{[ 5 ]}ซึ่งคิดเป็น ประสิทธิภาพ การใช้กำลังการผลิต 35%

ทางระบายน้ำล้นของเขื่อนแกรนด์คูลีมี ความยาว 1,650 ฟุต (500 เมตร)และเป็นแบบระบายน้ำล้นที่ควบคุมด้วยประตูแบบดรัม โดยมีความจุสูงสุด1,000,000 ลูกบาศก์ฟุตต่อวินาที (28,000 ลูกบาศก์เมตร^ต่อวินาที) ^{[ 73 ]}น้ำท่วมครั้งใหญ่ในเดือนพฤษภาคมและมิถุนายน พ.ศ. 2491ได้ท่วมพื้นที่ราบลุ่มด้านล่างเขื่อนและเน้นให้เห็นถึงความสามารถในการควบคุมน้ำท่วมที่จำกัดในขณะนั้น^{[ 84 ]}เนื่องจากทางระบายน้ำล้นและกังหันน้ำมีปริมาณการไหลสูงสุดเป็นประวัติการณ์ที่637,800 ลูกบาศก์ฟุตต่อวินาที (18,060 ลูกบาศก์เมตร^ต่อวินาที) ^{[ 72 ]}น้ำท่วมได้สร้างความเสียหายให้กับตลิ่งแม่น้ำด้านล่างและทำให้หน้าเขื่อนและถังพลิกที่ฐาน (ปลาย) ของทางระบายน้ำ ล้นเสื่อมสภาพ ^{[ 85 ]}น้ำท่วมครั้งนี้กระตุ้นให้เกิดสนธิสัญญาแม่น้ำโคลัมเบียและข้อกำหนดสำหรับการสร้างเขื่อนต้นน้ำในแคนาดา ซึ่งจะควบคุมการไหลของแม่น้ำโคลัมเบีย^{[ 86 ]}     

ในปี 1932 สำนักงานการฟื้นฟูที่ดินประเมินค่าใช้จ่ายในการก่อสร้างเขื่อนแกรนด์คูเล (ไม่รวมโรงไฟฟ้าที่สาม) ไว้ที่ 168 ล้านดอลลาร์ ค่าใช้จ่ายจริงอยู่ที่ 163 ล้านดอลลาร์ในปี 1943 ( 2.36 พันล้านดอลลาร์ใน ปี 2024 ^{[ 87 ]} ) ค่าใช้จ่ายในการสร้างโรงไฟฟ้าให้เสร็จและซ่อมแซมข้อบกพร่องด้านการออกแบบของเขื่อนตลอดช่วงทศวรรษ 1940 และ 1950 เพิ่มอีก 107 ล้านดอลลาร์ ทำให้ค่าใช้จ่ายทั้งหมดอยู่ที่ 270 ล้านดอลลาร์ ( 2.52 พันล้านดอลลาร์ใน ปี 2024 ^{[ 87 ]} ) ซึ่งสูงกว่าที่ประเมินไว้ประมาณ 33% ^{[ 88 ]}โรงไฟฟ้าที่สามได้รับการประเมินว่าจะมีค่าใช้จ่าย390 ล้านดอลลาร์ในปี 1967 แต่ค่าใช้จ่ายในการก่อสร้างที่สูงขึ้นและข้อพิพาทด้านแรงงานทำให้ค่าใช้จ่ายสุดท้ายของโครงการในปี 1973 อยู่ที่730 ล้านดอลลาร์ ( 3.92 พันล้าน ดอลลาร์ ในปี2024 ^{[ 87 ]} ) ซึ่งสูงกว่าที่ประเมินไว้ประมาณ 87% แม้ว่าผลลัพธ์จะเกินกว่าที่คาดการณ์ไว้ แต่เขื่อนก็ประสบความสำเร็จทางเศรษฐกิจ โดยเฉพาะอย่างยิ่งโรงไฟฟ้าที่สามซึ่งมีอัตราส่วนผลประโยชน์ต่อต้นทุนอยู่ที่ 2:1 ^{[ 66 ]}แม้ว่าการฟื้นฟูจะชลประทานพื้นที่ได้เพียงประมาณครึ่งหนึ่งของพื้นที่ที่คาดการณ์ไว้ แต่ผลผลิตทางการเกษตรโดยรวม (ในสกุลเงินคงที่) ก็เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าตั้งแต่ปี 1962 ถึงปี 1992 ซึ่งส่วนใหญ่เป็นผลมาจากวิธีการทำฟาร์มและการเลือกพืชผลที่แตกต่างกัน^{[ 39 ]} สำนักงานคาดว่าเงินที่ได้จากการจัดหาพลังงานและน้ำเพื่อการชลประทานจะชดเชยค่าใช้จ่ายในการก่อสร้างได้ภายในปี 2044 ^{[ 89 ]}