Musk adalah pendiri beberapa perusahaan teknologi populer, termasuk SpaceX yang bergerak di teknologi antariksa; Tesla Inc. yang bergerak di bidang otomotif; OpenAI, SolarCity, Neuralink, serta beberapa perusahaan lainnya.
Musk mendirikan perusahaan ketiganya, Space Exploration Technologies (SpaceX), pada bulan Juni 2002 dan menjabat sebagai CEO dan CTO.
SpaceX mengembangkan dan memproduksi wahana luncur antariksa sambil memajukan teknologi roket.
Dua wahana luncur pertama buatan perusahaan ini adalah roket Falcon 1 dan Falcon 9. Wahana antariksa pertamanya adalah Dragon.
Ia mendirikan SpaceX dengan dana $100 juta dari kekayaannya sendiri. Ia masih menjabat sebagai CEO dan CTO perusahaan yang berpusat di Hawthorne, California ini.
Dalam kurun tujuh tahun, SpaceX merancang keluarga wahana luncur Falcon dan wahana antariksa serbaguna Dragon dari nol.
Bulan September 2009, roket SpaceX Falcon 1 menjadi wahana berbahan bakar cair swasta pertama yang menempatkan satelit di orbit Bumi.
NASA memilih SpaceX sebagai bagian dari program pertama yang memercayakan perusahaan swasta untuk mengirim kargo ke International Space Station.
Kontrak ini, dengan nilai minimal $1,6 miliar dan nilai maksimal $3,1 miliar, menjadi titik balik akses pengiriman kargo ke dan dari stasiun luar angkasa.
Selain layanan ini, tujuan SpaceX adalah menurunkan biaya penerbangan luar angkasa orbital dan memperbarui keandalannya menurut urutan kepentingannya, serta menciptakan wahana luncur orbit yang dapat dipakai kembali.