Theo thiết kế, hằng năm, Thủy điện Sơn La (gồm 6 tổ máy, mỗi tổ máy 400 MW) sẽ cung cấp cho lưới điện quốc gia trung bình 10,246 tỷ kWh. Đây là công trình trọng điểm quốc gia, đa mục tiêu, không chỉ thực hiện mục tiêu phát điện mà còn góp phần chống lũ về mùa mưa, cung cấp nước về mùa khô cho đồng bằng Bắc Bộ và góp phần phát triển kinh tế - xã hội vùng Tây Bắc.
Thủy điện Sơn La là bậc thang thứ 2 nằm trên sông Đà (sau Thủy điện Lai Châu khởi công ngày 22/12/2010 và là bậc trên của Thủy điện Hòa Bình). Công trình chính thuộc địa phận xã Ít Ong, huyện Mường La, tỉnh Sơn La. Hồ chứa nước thuộc một số xã, huyện thuộc tỉnh Sơn La, Điện Biên và Lai Châu.