奥托和他的两个同事戴姆勒和威廉·迈巴赫当时最大的分歧在于是发展固定的、大型的、在工厂里取代蒸汽机的内燃机，还是小型的、适用范围更广的内燃机。奥托倾向于前者，因此他一直不肯放弃使用煤气的内燃机，而戴姆勒和迈巴赫则更看好体积小、能够高速运转的燃油内燃机。

后来戴姆勒和迈巴赫离开了奥托持有一半股份的道依茨公司，创办了他们自己的公司。二人在1883年发明了燃烧汽油的小型内燃机，并获得了专利。1885年他们发明了后来被称为老时钟的实用内燃机，并且安装到了一辆自行车上。当然这种内燃机由于功率太小还不足以驱动汽车。

一年后戴姆勒成功地制造出了世界上第一辆使用汽油·内燃机的四轮汽车，并且在年初获得了专利。不过戴姆勒和迈巴赫当时并不知道距离他们仅仅60英里的地方卡尔·本茨也在做同样的工作，改进内燃机和发明汽车。本茨将自行车的后轮改成并行的两个轮子，将一台奥托内燃机置于后轴上，从而造出了全世界第一辆使用汽油内燃机的汽车。

1885年的一天本茨夫人将这辆三轮汽车开上了路，成为有记载的第一位驾驶汽车的人。这个时间比戴姆勒和迈巴赫发明出四轮汽车早了几个月。1886年1月本茨获得汽车发明的专利，于是他开始制造和出售采用本茨专利汽车品牌的汽车。但是销售情况并不好。

一方面是因为本茨的三轮汽车功率小，不好控制，上坡还要靠人拉。另一方面是因为当时没有高质量的汽油，汽油只是作为溶剂和油污的清洗剂并在药店出售。同年7月本茨采用了戴姆勒发明的内燃机，汽车性能得到了改进，但同时也引起了一场官司。

戴姆勒对专利非常看重，他曾经推翻了奥托的专利，当看到本茨采用他的汽油内燃机技术之后便毫不犹豫地奋起捍卫自己的权利。他将本茨的公司告上了法庭，并且赢得了官司。这样一来本茨就不得不向戴姆勒支付专利费，这使得本茨公司在很长时间里不得不继续生产使用煤气的汽车。

在戴姆勒去世后两家公司有了很多的合作。1926年它们新的主人，决定将这两家竞争了40年的公司合并，成立了今天享誉全球的戴姆勒-奔驰公司。而戴姆勒的合作伙伴迈巴赫，则成了该公司旗下超豪华汽车品牌。