Nach der wirtschaftlichen Stabilisierung kann das Unternehmen endlich an den Bau eines neuen Werks denken. 1906 kauft Benz & Cie. ein 311 180 Quadratmeter großes Grundstück in Mannheim-Waldhof auf dem Luzenberg. Hier wird von 1907 an nach Plänen des Architekten Albert Speer das neue Benz-Werk gebaut. Zu dieser Zeit stellt Benz jährlich durchschnittlich 520 Motoren und 400 Automobile her, die Arbeiterzahl liegt bei rund 1000. Das neue Gelände befindet sich an der Bahnhaltestelle Mannheim-Luzenberg, so ist für eine gute Anbindung an das Schienennetz gesorgt. Die Eisenbahn dient nicht nur der Materiallogistik, sondern auch der Anreise von Arbeitern aus weiter entfernt liegenden Gemeinden.

Aber nicht nur räumlich expandiert Benz. Die Generalversammlung beschließt am 22. November 1907 den Erwerb der Süddeutschen Automobilfabrik Gaggenau GmbH (SAG). Das Unternehmen hat sich vor allem auf den Bau von Lastwagen spezialisiert. Im Tausch gegen eigene Aktien im Wert von 350 000 Mark wird die SAG Teil des Benz-Konzerns. Nach vier Jahren löst Benz & Cie. die alte Gaggenauer Marke sogar komplett auf und produziert im Murgtal nun Nutzfahrzeuge der Marke Benz Gaggenau.

Bis zum Jahr 1908 werden mehr als 35 000 Quadratmeter auf dem neuen Werksgelände überbaut, die Einweihung des neuen Benz-Werks folgt am 12. Oktober 1908. Insgesamt haben Kauf und Neubau 4,6 Millionen Mark gekostet. Benz & Cie. verlagert die Automobilfertigung sukzessive in die neue Fabrik, 1909 ist der Umzug erfolgreich abgeschlossen. Im alten Werk in der Waldhofstraße werden weiterhin Stationärmotoren gebaut.

Im Jahr der Einweihung des neuen Werks bringt Benz & Cie. unter anderem einen kleinen und preiswerten Wagen auf den Markt, den Typ 10/18 PS. Das erste Exemplar erhält Prinz Waldemar, ein Neffe des deutschen Kaisers Wilhelm II.

Ein anderes Mitglied der kaiserlichen Familie ist für die Mannheimer aber noch wichtiger: Der Bruder des Monarchen, Prinz Heinrich, ist ein ausgewiesener Motorsport-Enthusiast und Liebhaber von Benz-Automobilen. Fünf verschiedene Versionen von Tourenwagen bauen die Benz-Konstrukteure allein 1908 für die Prinz-Heinrich-Fahrten als Einzelstücke. Die drei Fahrten der Jahre 1908 bis 1910 sollen der Weiterentwicklung des Tourenwagens dienen. Allerdings gibt es bei den Fahrten auch Prüfungen, die eindeutigen Renncharakter haben.

Von der Öffentlichkeit noch wenig beachtet, nimmt Benz 1908 außerdem die Arbeit an Flugmotoren auf.

Fachbesucher sparen bei Visiten in der neuen Benz-Fabrik nicht mit Lob. Echte Begeisterung spricht zum Beispiel aus der Reportage, die in Ausgabe 14 der „Allgemeinen Automobil-Zeitung“ von 1909 erscheint: Ein „interessantes Beispiel dafür, wie eine Fabrik angelegt werden muss“, nennt der Autor das Benz-Werk in Waldhof. Von der Größe des Werks berichtet der Text den Lesern, von der Präsenz des Firmennamens auf Außenmauern und Schornstein, vom gelungenen Umzug: „Ganz im Stillen haben die Benz-Werke der linken Querstraße Adieu gesagt und vor der Stadt einen Riesenkomplex von 315 000 Quadratmeter angekauft.“

Das größte Lob aber gibt es für die gut durchdachte Organisation der Gesamtanlage: „Das Prinzip rationeller Arbeit ist in diesem Werke bereits in einer Weise zur Durchführung gebracht worden, die verblüffend und erfreulich zugleich wirkt.“ Hier nennt die Reportage den Bahnanschluss, das zentrale Kraftwerk mit Sauggasanlage, sowie die „Automaten“ zur Bearbeitung von Kolben, Schaltgriffen und anderen Teilen – was zu erheblicher Reduzierung der Arbeitszeiten bei höherer Genauigkeit führe. Und über die Rennmotoren heißt es: „Das ist Vollblutzucht reinsten Schlages.“

Wenig Gefühl gibt es in dieser Phase des Aufbruchs allerdings für die nur wenige Jahre alten Wurzeln des Mannheimer Automobilbaus: Auf dem Gang durchs Werk „kommen wir auch bei einem Haufen Kleinkram vorüber. Es sind uralte Inventarstücke der ehemaligen Benz-Werke, wie sie sich wohl in einer alten Fabrik ansammeln, Automobilteile aus der ersten Zeit der Fabrikation.“

1909 hat Benz & Cie. volle Auftragsbücher. Dafür sorgen nicht allein die technischen Qualitäten der Benz-Autos, sondern auch Dienstleistungsangebote für die Käufer. So unterhält das Mannheimer Werk vor dem Ersten Weltkrieg eine eigene Fahrschule, in der Chauffeure aus den Reihen der Mitarbeiter ausgebildet werden. Manche Mannheimer Bürgerstochter, die einen Benz-Schlosser heiratet, verschlägt es auf diese Weise zusammen mit ihrem Gatten auf einen der Höfe Europas.

Einer dieser Schlosser, der kurz vor dem Ersten Weltkrieg bei Benz & Cie. arbeitet, macht jedoch eine noch größere Karriere: Der Metallarbeiter Josip Broz wird später jugoslawischer Staatschef. Und Tito, wie er sich seit 1934 nennt, chauffiert zwar nicht mehr selbst, lässt sich aber auch im Amt stets im Mercedes-Benz fahren.

Benz baut aber nicht nur Luxuswagen. 1910 stellt das Mannheimer Werk den Kleinwagen 8/18 PS vor, der in den folgenden Jahren eines der wichtigsten Produkte von Benz & Cie. bleibt.

Auch ihre Nutzfahrzeugsparte erweitern die Mannheimer: Zum 1. Januar 1911 wird die Benz-Tochter Süddeutsche Automobilfabrik Gaggenau GmbH komplett in das Unternehmen eingegliedert und firmiert nun unter dem Namen Benzwerke Gaggenau GmbH. So hat die Marke Benz eine komplette Nutzfahrzeug-Modellpalette im Verkaufsprogramm.

Damit gliedern sich die Benz-Werke nun in drei Fabriken: Das neue Werk in Mannheim-Waldhof ist die Zentrale, wo vor allem die Personenwagen gebaut werden. Im alten Werk in der Waldhofstraße entstehen Gewerbemotoren und Schiffsmotoren, das Werk in Gaggenau schließlich kümmert sich um Konstruktion und Bau von Nutzfahrzeugen.

Von August 1911 an nennt sich das Unternehmen Benz & Cie., Rheinische Automobil- und Motorenfabrik und hebt damit die starke Position des Autos gegenüber dem Motor hervor.

1911 nimmt das Werk Mannheim außerdem nach dreijähriger Entwicklungsarbeit die Produktion von Flugmotoren auf. Im Januar 1912 entsteht hier ein Vierzylinder-Flugmotor mit 80 PS (59 kW) Leistung, der bei dem 1912 ausgerichteten „Preisausschreiben für den besten deutschen Flugmotor“ unter 25 Bewerbern mit 76 Motoren als Sieger den vom Kaiser gestifteten Ersten Preis erhält. 1913 erringt der Reihenvierzylinder dann die Auszeichnung als bester deutscher Flugmotor seiner Zeit. Nach diesem Erfolg entwickelt Benz auch Sechszylinder-Flugmotoren. Noch 1912 wird das Werk Mannheim deutlich erweitert: Eine neue Reparaturwerkstatt entsteht in moderner Eisenbetonbauweise.

Im März 1914 wird die Benz-Aktie an der Mannheimer Börse eingeführt. Damit kehrt ein Erfolgsprodukt zurück in seine Heimat. Denn die Aktien sind an anderen Handelsplätzen längst begehrt, Benz & Cie. gilt in ganz Deutschland als industrielles Aushängeschild der Stadt Mannheim. So schreibt das „Hamburger Fremdenblatt“ im Juli 1914: „Neben der Firma Heinrich Lanz ist für Mannheim typisch die Firma ‚Benz & Cie., Rheinische Automobil- und Motorenfabrik’ und zwar durch ihren sehr schnellen kolossalen Aufschwung.“ Der Bericht zollt auch Details seinen Respekt, wie dem konsequenten Einsatz von Verbrennungsmotoren als Kraftquellen für Maschinenantrieb, Stromgeneratoren und Wasserwerke.

Im ersten Jahr des Weltkriegs wird das Werk 1914/15 deutlich erweitert. 1915 stellt Benz auch erstmals 15 Frauen im Werk Mannheim ein. Zum Vergleich: Das Werk in Waldhof ist zu dieser Zeit die wichtigste Produktionsstätte von Benz mit 4000 Arbeitern und 450 Beamten, während in Gaggenau zusammen 1700 Beschäftigte gezählt werden und im alten Werk in der Waldhofstraße nur 1000 Arbeiter und 150 Beamte wirken. Während des Kriegs steigt die Zahl weiblicher Mitarbeiter auf 1122, nach Kriegsende bleiben nur 99 Frauen im Werk.

Eine zweite entscheidende Neuerung ist die Gründung der Ausbildungsabteilung im Jahr 1916. Von der Eröffnung der Lehrwerkstatt bis zum Jahr 1975 werden hier 3424 Facharbeiter ausgebildet. 1953 führt die Daimler-Benz AG auch den Gewerbeschulunterricht im Werk ein.

Zu den wichtigsten Innovationen der Nachkriegszeit bei Benz & Cie. gehört die Arbeit an Fahrzeug-Dieselmotoren. Die Grundlagen für die neue Technik schafft der Dieselpionier Prosper L’Orange, der seit 1908 bei Benz als Leiter des Motorenversuchs arbeitet: 1909 entdeckt er das Vorkammerprinzip, 1919 folgt die Nadel-Einspritzdüse und 1921 die regelbare Einspritzpumpe. Das erste Landfahrzeug, das mit einem Dieselmotor ausgestattet ist, kommt denn auch aus Mannheim: 1922 stellt Benz & Cie. einen zusammen mit dem Münchener Landmaschinenhersteller Sendling entwickelten Dreirad-Ackerschlepper vor. Der Zweizylinder-Diesel von Benz leistet im Traktor 25 PS (18 kW).

Am 14. April 1923 beschließt Benz & Cie., nach erfolgreicher Einführung des Diesel-Vorkammer-Prinzips die Serienfertigung eines Vierzylinder-Dieselmotors aufzunehmen. Noch im April wird die erste Serie von zehn Aggregaten in Angriff genommen, Ende August stehen die Motoren für den Einbau in Fahrgestelle des Benz-Fünftonner-Lastwagens zur Verfügung. Der Typ OB 2 leistet zunächst 45 PS (33 kW) bei 1000/min. Diese ersten Diesel-Lkw der Welt kommen als Versuchsfahrzeuge auch im Mannheimer Werksverkehr zum Einsatz. In Serie geht der Lkw dann 1924 mit einer auf 50 PS (37 kW) gesteigerten Leistung.

Erste Überlegungen zum Zusammenschluss der Daimler-Motoren-Gesellschaft (DMG) mit Benz & Cie. gibt es bereits 1919, um Synergieeffekte zu erzielen. Denn das wirtschaftliche Umfeld in Deutschland ist nicht einfach, sehr viele Autohersteller buhlen um die Kunden. Die Kooperation bleibt zunächst nur eine Option, stattdessen ordnet Benz & Cie. seine Geschäftsfelder in der Nachkriegszeit intern neu. Das Werk Mannheim übernimmt die Herstellung von Motor­pflügen und Schleppern, und 1921 gliedert das Unternehmen den Bau von Stationärmotoren im alten Werk als selbständige Firma unter eigenem Namen aus. So entstehen die Motoren-Werke Mannheim.

Am 1. Mai 1924 gehen die beide Unternehmen DMG und Benz & Cie. dann doch einen Vertrag ein, der eine Interessengemeinschaft besiegelt. Beide Hersteller wollen auf dem schwierigen deutschen Automarkt Synergien nutzen, statt sich gegenseitig in identischen Marktsegmenten Konkurrenz zu machen. Das ist die Grundlage der zwei Jahre später folgenden Fusion zur Daimler-Benz AG.

Wie groß die Bedeutung von Benz & Cie. für Mannheim ist, zeigt das Jahr 1925: Die Stadt benennt zwei am alten Werk vorbeiführende Straßen in Carl-Benz-Straße um. So heißt die Straße bis heute – daran ändert auch die Fusion mit der DMG im Jahr 1926 nichts.

1926 zollt auch die akademische Gruppe für Kraftfahrzeugbau der Technischen Hochschule Hannover der Stadt ihren Respekt: Mit einem Benz Comfortable aus dem Jahr 1895 sind die Ingenieure auf einer Ehrenfahrt unterwegs, die von Hannover nach Ladenburg zu Carl Benz führt. Dabei rollt der historische Kraftwagen durch die Straßen Mannheims, wo die Geschichte der Automobilmarke Benz & Cie. begonnen hat.