获得美援大手笔资助的工程。承美援协助贷款，接续日人之大甲溪电源开发计画，继续兴建并完成四部机组，1950年动工兴建，工程中以长3,401公尺的第八号隧道最为艰巨，为当年全台间距最长且断面最大的隧道。1952年8月完成第一部机。1952年9月9日由当时中华民国总统蒋介石视察时定名为「天轮发电总厂」，是战后台湾第一项大型电力工程。1952年10月动工兴建第二部机组，并于1953年8月併联发电。1955年将上游的天轮坝改建提高蓄水位，形成调整池。1955年增设第三部机组，于1956年发电，每部机组二万六千五百瓩，