2015年9月，蔚来汽车获5亿美元投资，投资方包括红杉资本和愉悦资本等。

2016年4月，江淮汽车与蔚来汽车签订合作协议，双方将全面推进新能源汽车、智能网联汽车产业链合作，预计整体合作规模约100亿元。同月，蔚来汽车投资30亿元人民币的高性能电机及电控系统生产基地在南京经济技术开发区落成。

2016年8月，蔚来汽车与四维图新签署《战略合作框架协议》，双方将围绕导航引擎、车联网、自动驾驶、交通大数据在线服务系统、全球业务五个方向进行探索及细化合作。

2016年10月，蔚来汽车宣布取得由加州政府颁发的无人驾驶汽车测试牌照，并曝光了其北美总部的人员阵容图片。

2016年11月，蔚来汽车发布NIO品牌及首款电动车超跑NIO EP9，该车先后两次创造了最快电动汽车圈速，0到200公里加速7.1秒，被证明是全球最快的电动汽车。

2016年12月，蔚来新能源产业发展基金落户武汉，并在武汉东湖开发区建设长江蔚来智能化新能源汽车产业园，其中包括年产20万辆智能化新能源汽车整车项目、研发及标准检测中心等。

2017年3月，蔚来汽车发布了首款概念车EVE，伴随着EVE，蔚来同时发布了“NOMI”人工智能伴侣系统。同月，蔚来完成6亿美元融资，腾讯和百度领投。

2017年4月，蔚来汽车确认第二家整车合作伙伴——长安汽车，双方将共享优势资源，在新能源技术、智能技术等方面进行研发探索，积极推动智能网联新能源汽车领域的快速发展。10多天后的上海车展上，蔚来汽车携包括旗舰超跑EP9及首款量产SUV车型ES8在内的11款车亮相，并宣布EP9电动超跑开启预售，限量10台，全球售价148万美元，而ES8则将在今年年内正式上市,明年交付用户。同时，蔚来首家体验中心也确认落户北京王府井，将于2017年下半年正式开业。

2017年5月，蔚来汽车充换电研发项目落户武汉光谷。

2017年6月，蔚来汽车第5轮融资落地，光际资本领投。差不多同一时间，蔚来汽车与大陆集团签订战略协议，深化在智能电动汽车领域的合作。