Carl Benz gründete nun seine eigene Firma, die er "Carl Benz T 6, 11, Eisengießerei und mechanische Werkstätte" nannte. Für Experimente war keine Zeit und noch weniger Geld vorhanden. Also fertigte Benz auf seinem kleinen Anwesen im Quadrat T 6, 11 eiserne Ausrüstungsgegenstände für das Baugewerbe und nannte nun seine Firma "Fabrik für Maschinen zur Blechbearbeitung".
Ein Motor für stationäre Zwecke
Als die Wirtschaft ihren Schwung verlor, Aufträge storniert und Bauten gestoppt wurden, gingen auch Carl Benz' Geschäfte sichtbar schlechter. Es kam noch schlimmer, denn bald folgte die Zahlungsunfähigkeit und Carl Benz musste die Pfändung seiner Werkzeuge erleben - nur noch die Werkstatt war ihm geblieben. Er musste nun sehr rasch Zukunftsweisendes anbieten und begann mit den Entwicklungsarbeiten zu einem Motor für stationäre Zwecke. Zum Jahreswechsel 1879/80 funktionierte der Motor störungsfrei. Ein erster Durchbruch war geschafft, die Maschine wurde in Frankreich und England patentrechtlich anerkannt.
Die Gasmotoren-Fabrik Mannheim
Durch neue Geldgeber und Teilhaber, dem Mannheimer Hofphotographen Emil Bühler und dessen Bruder sowie durch die finanzielle Unterstützung der Banken wurde 1882 das Unternehmen in eine Aktiengesellschaft umgewandelt und "Gasmotoren-Fabrik Mannheim" genannt. Carl Benz war jedoch mit lediglich 5 Prozent beteiligt und fungierte nur als Direktor und nicht als Ideenlieferant.
Die Benz & Co. Rheinische Gasmotoren-Fabrik
Als seine Teilhaber dann auch noch zunehmend Einfluss auf seine Konstruktionen auszuüben versuchten, verließ Carl Benz das Unternehmen 1883. Im Oktober desselben Jahres fand Carl Benz erneut finanzielle Hilfe. Mit Max Kaspar Rose und Friedrich Wilhelm Eßlinger gründete er die Firma "Benz & Co. Rheinische Gasmotoren-Fabrik".
Der Benz-Patent Motorenwagen
Schon bald umfasste der Arbeiterstamm 25 Mann und es konnten Lizenzen für den Bau von Gasmotoren vergeben werden. Benz konnte sich nun ungestört der Entwicklung seines Wagenmotors widmen. Finanziell gesichert, begann er mit der Konstruktion eines ganzheitlich konzipierten Fahrzeugs, in das sein Viertakt-Benzinmotor integriert war. 1886 erhielt er auf das Fahrzeug das Patent Nr. 37 435 und stellte seinen ersten " Benz Patent-Motorwagen" der Öffentlichkeit vor.
Im Jahre 1886 wurden durch die stetig steigende Nachfrage nach Stationärmotoren die Produktionsstätten zu klein, und die "Benz & Co. Rheinische Gasmotoren-Fabrik" zog in die Waldhofstraße in größere Fabrikationsgebäude um, in denen bis 1908 auch Motorfahrzeuge hergestellt wurden. 1890 markierte der Eintritt der neuen Gesellschafter Friedrich von Fischer und Julius Ganß den Aufstieg der "Rheinischen Gasmotoren-Fabrik" zur zweitgrößten Motorenfabrik Deutschlands.
Das "Velo"
Bei Benz & Co. wurde in der Zeit von 1894 bis 1901 das "Velo" gefertigt, ein preisgünstiger, leichter Wagen für zwei Personen, mit dem der Durchbruch zu höheren Absatzzahlen gelang und der bei einer produzierten Gesamtstückzahl von ca. 1 200 Exemplaren als erstes Großserien-Automobil bezeichnet werden kann. Benz & Co. entwickelte sich bis zur Jahrhundertwende zum weltweit führenden Automobilhersteller. Die Umstellung zur Aktiengesellschaft "Benz & Cie. Rheinische Gasmotoren AG" nahm man im Jahre 1899 vor. Mehr als 2300 Fahrzeuge wies die Gesamtproduktion bis zur Jahrhundertwende auf. Der Durchbruch schien vollzogen.
1903 beendete Carl Benz seine aktive Tätigkeit in der Firma und wurde Mitglied des Aufsichtsrats. Mit Carl Benz schieden auch seine Söhne Eugen und Richard aus. 1904 kehrte Richard als Betriebsleiter des Personenwagenbaus wieder nach Mannheim zurück.