Der damals noch unter dem Namen Rheinbraun firmierende Tagebaubetreiber "RWE Power" leitete 1974 das Genehmigungsverfahren für den Tagebau ein und konnte 1978 mit dem Aufschluss beginnen. Der erste Bagger begann seine Arbeit am 15. Oktober 1978. Damit ging die Umsiedlung von Ortschaften einher. Auch das alte Etzweiler sowie die "Gesolei" und die altehrwürdige Burg Reuschenberg mussten dem Tagebau weichen. Das größte Waldgebiet in der Jülicher Börde, der Bürgewald (Hambacher Forst), wurde weitgehend gerodet. Am 17. Januar 1984 wurde die erste Braunkohle gefördert.

Der Tagebau Hambach ist mit einer Betriebsfläche von 3.389 Hektar (Stand 2007) bei einer genehmigten Maximalgröße des Abbaufeldes von 8500 Hektar der größte Tagebau in Deutschland. Auf dieser Fläche werden jährlich etwa 40 Mio. Tonnen Braunkohle gefördert. Die Braunkohle entstand aus weitflächigen Wäldern und Mooren, die sich in der Niederrheinischen Bucht vor 30 bis vor 5 Mio. Jahren entwickelten. Die Geologie der Niederrheinischen Bucht ist gekennzeichnet durch langanhaltende Senkungsbewegungen in den letzten 30 Mio. Jahren, die zur Ablagerung eines bis zu 1300 m mächtigen Sedimentpaketes durch die Nordsee und durch viele Flüsse geführt haben, in dem sich heute bis zu 100 m mächtige Braunkohleflöze befinden.

Mit 267 m unter NHN bildet der Tagebau Hambach die tiefste künstliche Senke Nordrhein-Westfalens.

Der Tagebau fördert jährlich eine Abraummenge von 250 bis 300 Mio. m3. Das Verhältnis von Abraum zu Kohle beträgt 6,2 : 1. Die geförderte Braunkohle wird über die Hambachbahn nach Bergheim-Auenheim und von dort aus weiter über die Nord-Süd-Bahn zu den Kraftwerken Niederaußem, Neurath, Frimmersdorf und Goldenberg bei Hürth-Knapsack transportiert. Der Abraum wurde bis zum 16. April 2009 zum Teil per Band zum Tagebau Bergheim befördert, der bereits ausgekohlt ist und deshalb verkippt wurde und rekultiviert wird. Weithin sichtbares Markenzeichen des Tagebaus ist die Hochkippe Sophienhöhe, sie gilt als größter künstlich angelegter Berg, der die ebene Bördenlandschaft um 200 Meter überragt.

Ab 2013 wurde die Tagebaufläche südöstlich erweitert. Dazu müssen die Ortschaften Morschenich und Manheim umgesiedelt werden. Die Autobahn A 4 und die Hambachbahn, über die der Transport der Braunkohle zu den Kraftwerken geschieht, wurden um rund drei Kilometer nach Süden parallel zur Eisenbahnstrecke Köln–Aachen verlegt. Außerdem wurde ein kleines Stück der Bundesstraße 477 Richtung Osten verlegt.