Вопрос о строительстве АЭС в Татарстане обсуждался руководством СССР с 1978 года в связи с вводом в Татарской АССР большого числа крупных промышленных предприятий — «КамАЗ», «Нижнекамский химкомбинат», «Нижнекамскшина». Решение о строительстве нового объекта атомной энергетики широко обсуждалось в Министерстве энергетики и электрификации СССР. После одобрения проекта ЦК КПСС и Советом Министров СССР, было издано Постановление о строительстве Татарской АЭС. Для строительства электростанции были предложены две возможные площадки: одна из них в Куйбышевском районе ТАССР, и вторая — в 50 километрах от города Нижнекамск на месте бывшего села Камские Поляны и деревень Ачи и Беляхча. Госплан изучил все варианты выбора площадок, и в конце концов методом сравнительного анализа компетентные специалисты остановились на втором, более удачном варианте.
Проект Татарской АЭС был разработан Рижским отделением института «Атомтеплоэлектропроект», функции генподрядчика были возложены на «Камгэсэнергострой». Проектная мощность станции составляет 4000 МВт — типовой проект, аналогичный действующей Балаковской АЭС и недоведённым до проектных мощностей Хмельницкой АЭС и Волгодонской АЭС, а также недостроенным Крымской АЭС и Башкирской АЭС. Проект предусматривал размещение на площадке станции 4-х энергоблоков с реакторами ВВЭР-1000. Запуск энергоблоков должен был осуществляться по мере их возведения, этот принцип поточного строительства уже был отработан при сооружении Балаковской АЭС.
В прессе и интернете курсируют слухи, что Татарская АЭС должна была иметь 12 реакторов, но это не более, чем городская легенда — даже самая крупная в Европе Запорожская АЭС мощностью 6000 МВт имеет только 6 реакторов ВВЭР-1000, крупнейшая в мире АЭС Касивадзаки-Карива мощностью 8200 МВт — 7 реакторов.
Строительство станции началось в 1980 году. Запуск первого энергоблока АЭС был запланирован на 1992 год, далее с интервалом в полтора года должны были вводиться следующие блоки. Пик строительных работ пришелся на 1988 год. На тот момент с начала строительства было освоено 288 миллионов рублей капитальных вложений и выполнено строительно-монтажных работ на 96 миллионов рублей (в ценах 1988 года).
В апреле 1990 года строительство Татарской АЭС было прекращено. К моменту остановки строительства уже было начато возведение реакторных отделений и машинных залов первого и второго энергоблоков, фундаментная плита реакторного отделения 3-го энергоблока, подготовлены котлованы под 3 и 4 энергоблоки. Это означало очень высокую готовность объектов станции, поскольку согласно данного типового проекта АЭС возведение реакторных отделений является завершающей стадией строительства, когда уже полностью подготовлена вся инфраструктура: городок энергетиков — поселок Камские Поляны, вспомогательные службы, административные корпуса АЭС, пускорезервная котельная, насыпь водохранилища.
Ядерное топливо не завозилось, станция радиационной опасности не представляет.
Объекты недостроенной Татарской АЭС находится в ведении Республики Татарстан, в связи с чем возобновление строительства и станции маловероятно, поскольку в отличие от других недостроенных станций, например Костромской АЭС и Башкирской АЭС, она не находится на балансе концерна «Росэнергоатом» и, соответственно, средства на поддержание консервации строительства концерном не выделяются. Станция находится вблизи Нижнекамской ГЭС, расстояние до другой недостроенной Башкирской АЭС менее 400 км. Тем не менее руководством Республики Татарстан неоднократно обсуждался вопрос возобновления строительства АЭС, в феврале 2003 года Балаковскую АЭС посещала официальная делегация во главе с заместителем премьер-министра Республики Татарстан, министром экономики и промышленности Татарстана Алексеем Пахомовым, ранее в сентябре 2002 года с аналогичным визитом там побывал премьер-министр Республики Татарстан Р. Минниханов.