1870年代には機械工作所の設立に関わり、
2サイクルエンジンの開発に取り組んでいた。
1883年、ベンツは
マンハイムでのちのダイムラー・ベンツの母体となるガス動力車両製作会社を設立。
1886年には、
4サイクルの
ガソリンエンジンを搭載した三輪の自動車の開発に成功した。同年
1月29日、この発明に対して帝国特許局からNo.37435の特許登録証が交付された。これは世界で最初の「ガソリンを動力とする車両」に対する
特許であり、この日ははじめて乗用車が誕生した記念日とも言われている。奇しくも同じ年、ダイムラーもガソリン動力車両を発明していた。
ベンツ社は、当初は三輪自動車を中心に開発していたが、しばらくして四輪車の研究に着手し、
1890年代には実用的な四輪自動車を生産するようになった。ベンツ製のモトールヴァーゲンは、当時ダイムラーの後塵を拝していたものの、技術革新で追い上げ、ライバル関係になった。
1926年、ベンツ社とダイムラー社は合併し、ダイムラー・ベンツ社となった。カール・ベンツは、合併成立のしばらく後、1929年に死去。