Как раз в это время Николаус Отто получил патент на газовый четырехтактный двигатель, революционный для техники моторостроения. Бенц оказался первым, кто сумел успешно реализовать новое изобретение. Созданный им мотор отличался раздельными поршнями для газа и воздуха. Тем самым Карлу удалось избежать опасности взрыва, потенциально существующей из-за возможности возгорания смеси в поршне. В этот период его идеи невероятно быстро находили свое воплощение в проектах. Открытия следовали одно за другим. В последнюю ночь 1879 г. двухтактный двигатель Бенца был собран и протестирован на стенде.
В апреле 1881 г. Бенц заключил договор с коммерсантом Отто Шмуком, согласно которому Карл Бенц, «настоящий владелец завода газовых двигателей в Мангейме» (на самом деле завода еще не было), предоставлял партнеру полные права в расчете на то, что их предприятие будет быстро и успешно развиваться. И оно не только заработало, но и принесло быстрый успех. Уже в начале следующего года, благодаря значительному расширению производства, в заводской кассе было 30 тыс. марок. Банк убедил Бенца в необходимости создания акционерного общества, которое и было учреждено в октябре 1882 г. Капитал девяти акционеров составлял 100 тыс. марок, а дело, которое до этого вел Карл, было оценено в 45 тыс. марок.
Однако вскоре между компаньонами начались трения. Толчком к этому послужила постоянная опека одного из членов наблюдательного совета, который «как специалист» стал вмешиваться в незначительные технические вопросы. Бенц не был готов к бесконечным выяснениям отношений, поэтому спустя три месяца после основания акционерного общества «Завода газовых двигателей в Мангейме» он потребовал разорвать условия договора. Выйдя из общества, Карл понес большие убытки, лишившись оборудования своей мастерской. Он не мог распоряжаться и самой мастерской, так как по договору с прежними партнерами она перешла чугунолитейному заводу. Но доверия в деловых кругах Бенц не лишился, неизменной осталась и его вера в дело всей жизни.
К этому времени у супругов Бенц было уже четверо детей — Ойген, Рихард, Клара и Тильде. Позже — 16 марта 1890 г. — родилась дочь Элен. Но, несмотря на все заботы, семья всегда была для Карла источником новых сил. Да и фрау Берта прекрасно понимала и во всем поддерживала мужа. Вскоре Бенц познакомился с коммерсантом Максом Розе и инженером Фридрихом Эслингером. Оба предпринимателя, узнав о трудностях своего нового товарища и имея достаточный опыт в коммерческой деятельности, увидели для себя возможность совместной с Бенцем работы в области моторостроения.
Осенью 1883 г. партнеры основали торговое общество открытого типа «Бенц и К°, Рейнский завод газовых двигателей в Мангейме». В учредительном договоре была названа цель основания общества: «Производство двигателей внутреннего сгорания по планам Карла Бенца». Эслингер должен был предоставить необходимые средства для организации производства, в обязанности Розе вменялось обеспечение сбыта продукции.
Первым делом были получены авторские свидетельства во Франции и США на двигатель Бенца. Уже в 1884 г. стали поступать первые благодарственные письма покупателей, которые убедили компаньонов в правильности избранного пути. Вскоре мастерские достигли предела своих возможностей. Поэтому в невероятно короткий срок был построен новый завод, на котором работало около 40 сотрудников.
Успехи в моторостроении все больше убеждали Карла в том, что уже настало время заняться производством автомобилей, хотя он все еще не мог заинтересовать этим своих компаньонов. Однако в 1886 г. королевское патентное бюро в Берлине выдало мангеймскому фабриканту Карлу Бенцу «свидетельство о рождении» первого в мире автомобиля, трехколесного, скорее напоминающего коляску. Патент имел обычный пятизначный регистрационный номер 37435. В то время никто не мог представить, что это начало новой эры — эры автомобилестроения.
В сентябре 1888 г. на выставке в Мюнхене была представлена вторая самоходная коляска Бенца, которая привлекла внимание широкой общественности. Ее стоимость, составлявшая всего 2 тыс. марок, была сознательно занижена. Это обстоятельство свидетельствовало о стремлении Бенца добиться успеха в сбыте своих изделий. Был выпущен и первый рекламный проспект автомобиля. В нем обыгрывались преимущества машин с запатентованными двигателями. Машина подавалась как удобное средство передвижения, способное преодолевать небольшие подъемы и развивать скорость 16 км/час. Учитывались и расходы на использование машины — 30 пфеннигов в час. То обстоятельство, что не нашлось ни одного покупателя даже после такой рекламы, очень сильно разочаровало Бенца, но все же он не пал духом.