PayPal ja SpaceX
Musk kävi Queenin yliopistoa Ontarion Kingstonissa, ja vuonna 1992 hän siirtyi Pennsylvanian yliopistoon Philadelphiaan, jossa hän suoritti kandidaatin tutkinnon fysiikasta ja taloustieteestä vuonna 1997. Hän kirjoittautui fysiikan graduate school in physics Stanfordin yliopistossa Kaliforniassa, mutta hän lähti vain kaksi päivää, koska hän katsoi, että Internet oli paljon enemmän mahdollisuuksia muuttaa yhteiskuntaa kuin työtä fysiikan. Vuonna 1995 hän perusti Zip2-yhtiön, joka toimitti karttoja ja yrityshakemistoja verkkolehdille. Vuonna 1999 tietokonevalmistaja Compaq osti Zip2: n 307 miljoonalla dollarilla, minkä jälkeen Musk perusti nettirahoituspalveluyrityksen, X.com, josta myöhemmin tuli PayPal, joka erikoistui rahan siirtämiseen verkossa. Nettihuutokauppa eBay osti PayPalin vuonna 2002 1,5 miljardilla dollarilla.
Musk oli pitkään vakuuttunut siitä, että selviytyäkseen elämästä ihmiskunnan on tultava multiplaneetaksi lajiksi. Hän oli kuitenkin tyytymätön raketinheittimien suuriin kustannuksiin. Vuonna 2002 hän perusti Space Exploration Technologiesin (SpaceX) valmistaakseen edullisempia raketteja. Sen kaksi ensimmäistä rakettia olivat Falcon 1 (laukaistiin ensimmäisen kerran vuonna 2006) ja suurempi Falcon 9 (laukaistiin ensimmäisen kerran vuonna 2010), jotka oli suunniteltu maksamaan paljon vähemmän kuin kilpailevat raketit. Kolmas raketti, Falcon Heavy (laukaistiin ensimmäisen kerran vuonna 2018), oli suunniteltu kuljettamaan kiertoradalle 117 000 paunaa (53 000 kg), mikä oli lähes kaksi kertaa niin paljon kuin sen suurimman kilpailijan, Boeing-yhtiön Delta IV Heavyn, kolmannes kustannuksista. SpaceX on julkistanut Falcon 9: n ja Falcon Heavy: the Super Heavy–Starship Systemin seuraajan. Superraskas ensimmäinen vaihe kykenisi nostamaan 100 000 kg (220 000 paunaa) matalalle Maan kiertoradalle. Hyötykuormana olisi Starship, avaruusalus, joka on suunniteltu tarjoamaan nopeita kuljetuksia maan kaupunkien välillä ja rakentamaan tukikohtia Kuuhun ja Marsiin. SpaceX kehitti myös Dragon-avaruusaluksen, joka kuljettaa tarvikkeita kansainväliselle avaruusasemalle (ISS). Dragon voi kuljettaa peräti seitsemän astronauttia, ja sillä oli miehitetty lento, joka kuljetti astronautit Doug Hurleyn ja Robert Behnkenin ISS: lle vuonna 2020. Musk pyrki vähentämään avaruuslentojen kustannuksia kehittämällä täysin uudelleenkäytettävän raketin, joka voisi nousta ilmaan ja palata laukaisemalleen alustalle. Vuodesta 2012 alkaen SpaceX: n Grasshopper-raketti teki useita lyhyitä lentoja testatakseen tällaista teknologiaa. SpaceX: n toimitusjohtajan lisäksi Musk oli pääsuunnittelijana rakentamassa Falcon-raketteja, Dragonia ja Grasshopperia.