为了和成功发射“猎鹰9号”的太空探索技术公司步调一致，特斯拉也加快了发展步伐。但是，特斯拉的目标是生产以电为动力的汽车替代燃油为动力的汽车。在太空探索技术公司看来，这样做无疑可以减少对环境的污染。至于在市场推广赛车式的Roadster，只是其中的一个过程，或者一种手段。
在电动车开发领域，特斯拉实现了从无到有，现在甚至达到了出色的水平。其实这是一件非常耗费时间和金钱的事。一般的做法是先以已有的燃油汽车为基础在其车身安装电动马达或者电池，然后通过不断实验和测试逐步提高汽车性能。比如，日产的LEAF汽车的车体就是以奔驰车为基础研发生产的。
特斯拉Roadster在这一点上和日产的LEAF非常相似，它是以莲花汽车的车体为基础，然后由特斯拉提供电力系统和动力构件设计完成的。
随后，作为特斯拉汽车电动化的第二个拳头产品，Model S隆重登场。Model S不论是车体还是底盘都是特斯拉自行研发的，可以说是100%的“特斯拉制造”。另外，为了和BMW5系列相抗衡，特斯拉还将这款车设计成了4门、5座的厢型小客车。
Roadster限定销售2500台，也就是说，和那些标榜“量产”而实际产量远远超出既定数字的生产商相比，Model S所属的特斯拉才是一家真正做到电动汽车“量产”的公司。在埃隆看来，每年生产20000台Model S就够了。
2012年6月，太空探索技术公司陷入了财务危机。随后，它向欧洲联合会申请了财务支援。也正是在这个时候，Model S开始在北美地区销售。车型的规格是4978毫米×2189毫米×1435毫米（长×宽×高），与同类型的车型相比，这是一个相当大的车身。然而这款车的重量只有2108千克，而且其重量主要来自电池。
Model S的车身下设计了牢固的铝制底盘，底盘中配置了厚度达10厘米的锂电池（约7000枚）。这款车使用的电池的能量密度比Roadster提升了10%。具有相当分量的电池安装在汽车的轴距之间，虽然配置比较低，但是它的安全性和以往的汽车相比有了显著的提高。埃隆的解释是：“因为这款车在设计过程中运用了火箭制造方面的技术，所以尽管它搭载的大型电池组比较重，但依然算得上是一部轻型汽车。”
为了防止车体底部受到物理性损害，技术人员在设计过程中考虑了各种可能出现的问题。比如，在停车场准备停车却撞上什么东西的时候，车体底部就有可能受到撞击。这时候安装在汽车底部的电池组的保护装置就可以使电池免受物理性损害。另外，Model S还具有可以根据具体情况自动决定是否停车的保护功能，这也是特意设计的。
Model S的电池类型主要有60千瓦时和85千瓦时两种型号，60千瓦时电池的续航里程是370公里，85千瓦时电池的续航里程是480公里。这样的续航里程对于传统电动汽车来说已经是出类拔萃的。
另外，这款车在加速方面也有非常卓越的表现。对于搭载85千瓦时型号电池的Model S来说，从启动到将速度提升至97公里/小时只需要4.2秒，最高时速可以达到210公里，完全可以和保时捷911的速度相媲美。