Am Morgen des 31. März 2016 bildeten sich lange Schlangen vor den Tesla-Stores in aller Welt. An diesem Tag präsentierte das Unternehmen einen seriennahen Prototypen seines lang erwarteten Model 3 und nahm erste Vorbestellungen entgegen. Im Gegensatz zu den bisherigen Fahrzeugen sollte das Model 3 kein "Spielzeug für Reiche" werden, sondern eine Mittelklasse-Limousine mit einem Grundpreis von rund 35.000 Euro – so viel hatte Elon Musk schon angekündigt und damit die Erwartungshaltung wieder einmal in die Höhe getrieben. Der Tesla-Hype hatte inzwischen extreme Züge angenommen: Zahlreiche Fans verbrachten sogar die Nacht vor den Läden, um möglichst schnell an die Reihe zu kommen. Eine Woche später hatte Tesla 300.000 Vorbestellungen gesammelt. Das neue Modell sollte der E-Mobilität zum Durchbruch auf dem Massenmarkt verhelfen. Der Beginn der Serienproduktion war für Ende 2017 angekündigt.
Der weitere Jahresverlauf war ein Wechselbad der Gefühle für Musk und seine Truppe: Im Sommer kam der nächste Dämpfer – der erste tödliche Unfall eines Tesla mit Autopilot brachte dem Unternehmen viel Kritik ein. Der Computer eines Model S hatte den weißen Auflieger eines Sattelschleppers nicht erkannt und war ungebremst in ihn hineingefahren. Die öffentliche Aufregung war groß. Immerhin konnte Tesla im Juli pünktlich die Gigafactory in Nevada in Betrieb nehmen. Weil es wieder an Geld mangelte, musste eine neue Finanzierungsrunde das nötige Geld für die Produktion des Model 3 auftreiben, zudem konnte Tesla im dritten Quartal 2016 einen Gewinn von 22 Millionen Dollar verbuchen. Ebenfalls 2016 übernahm Tesla den deutschen Automatisierungsspezialisten Grohmann. Musk hatte geplant, das Model 3 größtenteils autonom fertigen zu lassen, musste jedoch feststellen, dass dies nicht möglich war.
Nach dem erfolgreichen ersten Quartal 2017, in dem Tesla mit 25.418 Autos einen Produktionsrekord aufstellte, stieg der Aktienkurs zum ersten Mal über 300 Dollar. Ende Juli konnten die ersten 30 Kunden ihre Model 3 in Empfang nehmen - ein weiterer großer Schritt für Tesla. Trotz der Produktion des Model S war das Unternehmen noch weit von einer Großserienproduktion entfernt, wie das Model 3 sie verlangte. Musk hatte deshalb im Mai 2016 den Produktionsexperten Peter Hochholdinger von Audi angeworben. Dennoch liefen im dritten Quartal 2017 nur 222 Model 3 vom Band.
Musk tat, was er schon immer gern tat, um von Problemen abzulenken – er stellte neue Modelle vor. Im November präsentierte er den Sattelschlepper Tesla Semi und den neuen Roadster. Obwohl beide Fahrzeuge noch Jahre von einer Serienproduktion entfernt waren, lenkten sie die Öffentlichkeit von den aktuellen Problemen ab. Wie immer sparte Musk nicht mit großspurigen Ankündigungen: "Sie übersteht eine Atomexplosion – oder sie bekommen ihr Geld zurück!", sagte er über die Windschutzscheibe des Sattelschleppers. Der Roadster sollte eine Reichweite von 1000 Kilometern und ein Raketentriebwerk von SpaceX bekommen sowie eine Höchstgeschwindigkeit von 400 km/h erreichen. Dennoch wuchs die Kritik in der Öffentlichkeit, denn die markigen Worte konnten nicht darüber hinwegtäuschen, dass im dritten Quartal nur 222 Model 3 produziert wurden, während mehr als 400.000 Vorbesteller sehnsüchtig auf ihr Auto warteten.
Anfang 2018 verlängerte Tesla trotz der Kritik den Vertrag mit Vorstandschef Elon Musk um zehn Jahre. Er bekam kein Gehalt, sondern Aktienoptionen, die er beim Erreichen sehr optimistischer Kennzahlen einlösen kann. Bisher hat Tesla die gesteckten Ziele erreicht. Zunächst einmal gab es jedoch weiterhin Probleme mit der Serienproduktion des Model 3, die weitaus stockender anlief als geplant. Hinzu kamen ein weiteren tödlicher Unfall mit dem Autopilot-System. Der Aktienkurs fiel. Ausgerechnet in dieser Zeit erlaubte sich Musk den Aprilscherz, auf Twitter die Pleite von Tesla zu verkünden, was in der Öffentlichkeit nicht gut ankam. Sein Image verschlechterte sich weiter, als er einen Höhlenretter beleidigte, der sein Mini-U-Boot kritisiert hatte. Tesla steckte in dieser Zeit mitten in der "Produktionshölle" (Musk), als das Unternehmen versuchte, die Fertigung des Model 3 schnellstmöglich hochzufahren und dafür sogar eine zweite Montagelinie in einem Zelt neben der Fabrik aufbaute. Musk engagierte sich persönlich sehr stark, schlief sogar in der Fabrik und wirkte immer häufiger müde und überanstrengt. Ein weiterer Tweet, in dem er öffentlich darüber nachdachte, Tesla von der Börse zu nehmen, brachte ihm Ärger mit der Börsenaufsicht ein. In einem Interview sprach er über Schlafstörungen und Tablettenkonsum, die Zweifel an seiner Eignung als CEO stiegen. Als er dann auch noch live im Fernsehen einen Joint rauchte, kamen sogar Spekulationen über seine geistige Gesundheit auf. "2018 war ein Jahr, in dem man fünf Jahre älter wurde", sagte er selbst später.
Erst Ende 2018 besserte sich die Situation für Tesla und Musk persönlich, das Unternehmen schrieb schwarze Zahlen und produzierte inzwischen immerhin 1000 Model 3 pro Tag. Die Fertigung des SUV Model Y wurde zunächst verschoben, um so viele Model 3 wie möglich auf die Straße zu bekommen. Im Januar 2019 konnte Musk den Grundstein für das Tesla-Werk in Schanghai legen, nachdem die chinesische Regierung den Joint-Venture-Zwang für ausländische Unternehmen aufgehoben hatte. Trotz der Erfolgsmeldung entließ Tesla rund sieben Prozent seiner Mitarbeiter, um das Unternehmen profitabel zu machen.