В 1966 правительства Болгарии и СССР подписывают соглашение о сотрудничестве в строительстве атомной электростанции в Болгарии. Строительство АЭС «Козлодуй» начинается 6 апреля 1970, в соответствие с совместным техническим проектом «Топлоэлектропроект» (Москва) и НИИПИЕС «Энергопроект» (София). На стройке работали выше 100 000 строителей и монтажников.
В 1974 году станция начала давать электрическую мощность в 220 МВт. Поставки ядерного топлива и все работы с ним вели СССР и Россия. В 1991-2002 станция располагала 6-ю энергоблоками суммарной мощностью в 3760 МВт, которые обеспечивали свыше 45 % необходимой стране электроэнергии.
В 2003 и 2006 Болгария как страна-кандидат в члены ЕС была вынуждены выполнить условия Евросоюза и закрыть первые четыре блока АЭС. Оставшиеся два блока-"тысячника" - 5-й и 6-й - успешно прошли модернизацию в 2005-2006 годах, и в настоящее время удовлетворяют требованиям безопасности ЕС.
Чтобы компенсировать выведенные мощности, в Болгарии ведется строительство АЭС в городе Белене.