Trên lưu vực sông Đồng Nai có hơn chục nhà máy thủy điện khai thác trên dòng chính và các nhánh. Các nhà máy thủy điện theo bậc thang tính từ trên xuống dưới bao gồm:

Thủy điện Đa Nhim (240 MW)

Thủy điện Đa Nhim nằm ở bậc thang trên cùng và là công trình thủy điện đầu tiên trên hệ thống sông Đồng Nai. Sông Đa Nhim bắt nguồn từ huyện Lạc Dương, tỉnh Lâm Đồng, chảy qua các huyện Đơn Dương, Đức Trọng, rồi đổ vào sông Đa Dâng, là thượng nguồn của sông Đồng Nai. Hồ chứa Đa Nhim đặt tại thị trấn D'Ran, huyện Đơn Dương, tỉnh Lâm Đồng. Nhà máy thủy điện Đa Nhim tọa lạc tại xã Lâm Sơn, huyện Ninh Sơn, tỉnh Ninh Thuận.

Thủy điện Đa Nhim có 4 tổ máy, công suất lắp đặt 160 MW, sản điện lượng bình quân hằng năm khoảng 1 tỉ kWh. Thủy điện Đa Nhim khởi công ngày 1/4/1961, đến tháng 12/1964 hoàn thành toàn bộ công trình. Tháng 12/2015, dự án mở rộng thủy điện Đa Nhim thêm 80 MW được khởi công. Ngày 4/8/2021 toàn bộ công suất mở rộng được vận hành đầy đủ, nâng tổng công suất nhà máy thủy điện Đa Nhim lên 240 MW.

Thủy điện Đại Ninh (300 MW)

Thủy điện Đại Ninh khai thác sông Đa Nhim, với hai hồ chứa liên thông nhau, gồm hồ Đa Nhim trên sông Đa Nhim và hồ Đa Queyon trên sông Đa Queyon. Đập chính đặt tại thôn Đại Ninh, xã Ninh Gia, huyện Đức Trọng, tỉnh Lâm Đồng. Nhà máy thủy điện Đại Ninh đặt tại xã Phan Lâm, huyện Bắc Bình, tỉnh Bình Thuận.

Thủy điện Đại Ninh khởi công xây dựng ngày 10/5/2003, gồm 2 tổ máy với công suất 300 MW. Tổ máy 1 vận hành ngày 17/1/2008; tổ máy 2 vận hành ngày 31/3/2008. Sản lượng điện bình quân hằng năm khoảng 1,218 tỉ kWh.

Thủy điện Bắc Bình (33 MW)

Thuỷ điện Bắc Bình xây dựng trên suối Matin, thuộc địa phận xã Phan Sơn và xã Phan Lâm, huyện Bắc Bình, tỉnh Bình Thuận. Thủy điện Bắc Bình vận hành dựa trên tận dụng lượng nước từ thủy điện Đại Ninh xả ra suối Matin và chênh lệch độ cao tự nhiên của khu vực suối Matin ở thượng nguồn sông Lũy. Nhà máy thủy điện Bắc Bình có 2 tổ máy, công suất lắp đặt 33 MW, hoàn thành tháng 9/2009, sản lượng điện hằng năm khoảng 144,5 triệu kWh.

Thủy điện Đa Dâng 2 (34 MW)

Thủy điện Đa Dâng 2 xây dựng trên sông Đa Dâng, là thượng nguồn sông Đồng Nai. Đầu mối công trình thuộc xã Tân Văn, huyện Lâm Hà và xã Tân Thành, huyện Đức Trọng, tỉnh Lâm Đồng. Thủy điện Đa Dâng 2 có 2 tổ máy, công suất lắp đặt 34 MW, khởi công xây dựng vào tháng 2/2007, hoàn thành tháng 10/2010. Sản lượng điện bình quân 152 triệu kWh/năm.

Thủy điện Đồng Nai 2 (70 MW)

Thủy điện Đồng Nai 2 xây dựng trên sông Đồng Nai, thuộc xã Tân Thượng, huyện Di Linh và xã Tân Thanh, huyện Lâm Hà, tỉnh Lâm Đồng. Thủy điện Đồng Nai 2 có công suất 70 MW với 2 tổ máy, khởi công ngày 30/12/2007, ngày 16/5/2015 khánh thành đi vào hoạt động. Sản lượng điện hằng năm bình quân 263,8 triệu kWh.

Thủy điện Đồng Nai 3 (180 MW)

Thủy điện Đồng Nai 3 xây dựng trên sông Đồng Nai, tại xã Đăk Som, huyện Đăk Glong, tỉnh Đăk Nông và xã Lộc Lâm, huyện Bảo Lâm, tỉnh Lâm Đồng. Thủy điện Đồng Nai 3 gồm 2 tổ máy, có công suất 180 MW, khởi công tháng 12/2004, hoàn thành tháng 2/2012. Sản lượng điện hằng năm là 607 triệu kWh.

Thủy điện Đồng Nai 4 (340 MW)

Thủy điện Đồng Nai 4 xây dựng trên sông Đồng Nai, tại thị trấn Quảng Khê, huyện Đăk Glong, tỉnh Đắk Nông và xã Lộc Bảo, huyện Bảo Lâm, tỉnh Lâm Đồng. Thủy điện Đồng Nai 4 khởi công xây dựng ngày 26/12/2004, khánh thành ngày 27/2/2013. Thủy điện Đồng Nai 4 có 2 tổ máy, công suất thiết kế 340 MW. Sản lượng điện trung bình hằng năm là 1,1 tỉ kWh.

Thủy điện Đồng Nai 5 (150 MW)

Thủy điện Đồng Nai 5 xây dựng trên sông Đồng Nai, khu vực tuyến đập bờ phải thuộc xã Đăk Sin, huyện Đăk R’Lấp, tỉnh Đăk Nông, bờ trái thuộc xã Lộc Bắc, huyện Bảo Lâm, tỉnh Lâm Đồng. Thủy điện Đồng Nai 5 có 2 tổ máy, công suất lắp đặt 150 MW. Công trình khởi công ngày 24/12/2012, tổ máy 1 hòa lưới điện quốc gia ngày 30/9/2015, tổ máy 2 hòa lưới điện quốc gia ngày 13/11/2015. Sản lượng điện trung bình 600 triệu kWh/năm.

Thủy điện Đam’Bri (75 MW)

Thủy điện Đam’Bri xây dựng trên suối Đam’Bri nằm ở xã Lộc Tân, huyện Bảo Lâm; xã Phước Lộc, huyện Đa Huoai; xã Triệu Hải, huyện Đạ Tẻh, tỉnh Lâm Đồng. Suối Đam’Bri là một trong hai nhánh chính của sông Đa Huoai, phụ lưu trái của sông Đồng Nai. Thủy điện Đam’Bri khởi công tháng 1/2008, hoàn thành vào năm 2010, có công suất 75 MW, 2 tổ máy, sản lượng 338,2 triệu kWh/năm.

Thủy điện Đăk R’Tih (144 MW)

Thủy điện Đăk R’Tih xây dựng trên suối Đăk R’Tih, là phụ lưu cấp 2 của sông Đồng Nai, trên địa bàn thị xã Gia Nghĩa và huyện Đăk R’lấp, tỉnh Đắk Nông. Thủy điện Đăk R’Tih có tổng công suất 144 MW, chia thành 2 bậc cách nhau khoảng hơn 3 km: Đăk R’Tih bậc trên có công suất 82 MW (2 tổ máy); Đăk R’Tih bậc dưới có công suất 62 MW (2 tổ máy). Thuỷ điện Đăk R'Tih khởi công xây dựng ngày 8/2/2007, hòa lưới điện quốc gia vào tháng 8/2011. Trong đó, tổ máy 1 nhà máy bậc trên phát điện ngày 2/10/2011, tổ máy 2 nhà máy bậc trên phát điện ngày 30/8/2011, tổ máy 3 nhà máy bậc dưới phát điện ngày 16/9/2011, tổ máy 4 nhà máy bậc dưới phát điện ngày 19/10/2011. Sản lượng điện bình quân 636,8 triệu kWh/năm.

Thủy điện Trị An (400 MW)

Thủy điện Trị An được xây dựng trên dòng chính sông Đồng Nai, thuộc thị trấn Vĩnh An, huyện Vĩnh Cửu, tỉnh Đồng Nai. Thủy điện Trị An có 4 tổ máy, tổng công suất thiết kế 400 MW. Thủy điện Trị An khởi công xây dựng ngày 30/4/1984, ngày 1/1/1988 tổ máy số 1 chính thức phát điện, ngày 13/9/1989 tổ máy số 4 cũng là tổ máy cuối cùng hòa vào lưới điện quốc gia. Sản lượng điện trung bình hằng năm của nhà máy là 1,76 tỉ kWh.