为大批量的销售 Model S，Tesla 的新工厂首先要有这种规模的生产速度。Musk 沿用 SpaceX 火箭工厂的格局来布置 Tesla 内部的生产线——把那些设计机器的工程师安排在生产机器的技术人员旁边，这样便于直接讨论和获取反馈，无形中加速了问题的处理。
整个白色的厂区内基本是一片蠢萌的红色造车机器人的海洋，还有很大一部分的厂区只负责制造锂离子电池，另外一个房间内则堆满了用来制作车身的圆形铝材。其中最显眼的一处地方，就是那个价值5000万美元的巨型冲压机，可以用4500吨的压力来冲压各种金属。
2012年6月22日，第一辆 Model S 正式在这里交货。Model S 从静止到时速60英里仅需3.2秒，是史上最快的4门轿车；阻力系数仅为0.24，行业最低，能大大节省电量；NHTSA安全评级为5.4，是美国政府测试过的最安全汽车。该车被 Motor Trend 杂志列为2012年的“年度汽车”，是“美国仍然具有伟大创造力的有力证明”。《消费者调查》杂志为 Model S 评分99，是历史上最棒的车。
由于续航里程超过300公里，Model S 的电池足够人们日常出行。但对长途驾驶而言，续航里程就成为电动汽车永远无法回避的问题。为了跟能够随处加油的汽油车竞争，Musk 在2012年9月宣布，Tesla 要建立一个全球性的充电网络，Model S 的车主们可以免费使用 Tesla 的超级充电站来给座驾快速充电。截至2016年6月，Tesla 在全球共建有624座超级充电站，计有3708个充电头。且不久之后，这些充电站将完全使用太阳能供电。
不过，Model S 的销售并非一帆风顺。由于 Tesla 的维修系统尚未完善，Musk 承认，Model S 有一段时间的口碑糟糕透了。Tesla 的成交量迟迟提不上去，到2013年2月，工厂甚至面临停产的困境。Musk 再次破釜沉舟，勒令所有员工必须拿起电话充当销售业务员来推销产品，同时以个人名誉和亿万财富来担保二手 Model S 的价值。
为防万一，4月的第一周，Musk 还求助于好友 Larry Pege，让 Google 在必要的时候可以收购 Tesla，从而让公司得以生存下去。Musk 要求对 Tesla 保留至少8年的绝对控制权，并要 Google 方面再投入50亿美元用于扩张工厂。Google 的律师部门则不以为然，而且当时买下 Tesla 还需要大约60亿美元。Google 犹豫了几周，Tesla 的员工们则出人意料地超额完成销售，5月8日，Tesla 宣布实现了5.62亿美元营收与1500万美元利润。Tesla 估值超出了 Google 所能承受的价格。
号外：Model X
Model X 是另一款中等价位的汽车，一辆全电动、全尺寸的 SUV，原型车首次亮相于2012年2月。Model X 的“鹰翼门”一经出现，便成为舆论上的焦点。
但其生产计划却是一推再推，原计划中的交付时间是2014年初。2013年2月，Tesla 把交付日期推迟到2014年底（可能跟当时 Model S 的销售情况有关）；到11月，Tesla 说 Model X 的量产2015年第二季度才能开始；至2014年11月，Tesla 又把交付日期推迟到 2015年第三季度（实际交付日期是9月29日）。
第三步：Model 3 扩大规模
向普通大众推出低价、量产的汽车。通过第二阶段获得的利润，开发3.5万美元左右的汽车。政府向电动车购买者提供7500美元的抵税优惠，加上燃油节省的钱，中产阶级完全可以负担得起。
Roadster 证明了电动汽车在技术上的可行性，Model S 则证明了电动汽车在生意上的可行性。至2015年底，Tesla 已经卖出了10万辆 Model S，每周生产量超过1000。于是，生产低价位电动汽车的第三步计划，也要板上钉钉了。2016年3月31日，Tesla 正式发布 Model 3，预计2017年底开始交付。
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