马斯克出生在南非，母亲是美国人，跟随外祖父来到南非。马斯克的外祖父就是一个极爱冒险的“疯子”，所以马斯克体内也天生具有爱冒险的特性。小时候的马斯克酷爱读书，经常一个人陷入沉思，是天才式的神童，在12岁的时候就写出了一个电子游戏代码。
为了追逐更大的梦想，马斯克17岁的时（1988年）去加拿大投靠亲戚，第二年（1989年）进入加拿大皇后大学学习，认识了女友贾斯汀（后来两人结婚，并养育了5个子女，但最终还是离婚了）。大学期间，马斯克“雄心勃勃，他学习商业课程，参加演讲比赛，他标志性的专注和竞争力也始于那个时候，并一直延续至今”。
1992年，马斯克获得奖学金，转学到了宾夕法尼亚大学，主修双学位，先是沃顿商学院的经济学学位，然后是物理学学士学位。马斯克在宾大就显示出了对太阳能的热爱，在他毕业选择职业的时候，虽然考虑过自己喜欢的游戏行业，但终究因为游戏行业无法给世界带来多大影响而放弃。从始至终都有一些伟大的想法根植在马斯克的脑海中，包括互联网、可再生能源和太空探索。对于马斯克来说，跌跌撞撞地闯进某个领域和有意为之是有明显区别的。长期以来，他一直想让世界知道，他和硅谷那些作坊式的创业者是不一样的。他并不是在顺应潮流，也不是为了发财，他是在追求一个整体的计划。“我的确在大学期间就开始思考这些事情，”他说，“这不是事后编造出来的故事。我不想被看作一个新手，我不喜欢跟风和投机。我不是投资者。我喜欢把那些对于未来真正重要和有价值的技术，以某些方式变成现实。”
1994年，马斯克来到硅谷实习，并彻底爱上了这里，1995年毕业，他来到斯坦福大学攻读材料科学和物理学博士学位，但两天后即辍学开始创业。他和表弟金巴尔创立了Zip2，一个类似于大众点评的网站，在1999年卖给个人计算机制造商康柏(Compaq)，马斯克获得2200万美元的现金。出售Zip2之后，马斯克紧接着创立了金融服务公司X.com，2000年和彼得蒂尔创建的Confinity合并，2001年马斯克被挤掉CEO的位置，彼得蒂尔代替，公司改名PayPal。2002年，PayPal卖给eBay，马斯克套现2.5亿美元。
2001年初，埃隆·马斯克还在PayPal期间就策划了一个叫“火星绿洲”的项目，计划在火星上建立一个小型实验温室，让来自地球的农作物在火星的土壤里试着生长。但是之后埃隆·马斯克发现，去俄罗斯宇航公司购买运载火箭的成本大大高出自行研发火箭的成本，于是埃隆·马斯克于2002年6月成立太空探索技术公司（SpaceX），出任首席执行官兼首席技术官，埃隆·马斯克开始研究如何降低火箭发射成本，并计划在未来实现火星移民，打造人类真正的太空文明。SpaceX于2006年发射“猎鹰1号”，但是爆炸了。2007年发射“猎鹰1号”再次爆炸。2008年8月“猎鹰1号”第三次发射再次失败，SpaceX陷入绝境。面临绝境，SpaceX于2008年9月进行了决定命运的第四次发射，终于成功。至此SpaceX开始走上正规，接到越来越多的订单。
2003年7月1日，艾伯哈德和塔彭宁组建了特斯拉电动汽车公司，2004年，马斯克以650万美元的投资成为特斯拉最大的持股人和董事长。艾伯哈德出任CEO。2005年1月，特斯拉打造一辆原型汽车，后面由于研发进度缓慢，CEO艾伯哈德于2007年8月被降职为技术总裁，两人关系破裂，当12月，艾伯哈德彻底离开了特斯拉，马斯克实际掌握了特斯拉的大权。几经波折，期间差点因为资金链断裂而破产，特斯拉终于2008年生产出了Roadster，2012年推出ModelS，2015年推出ModelX，一步步走向了成功。
2006年马斯克的表亲们赖夫兄弟成立了一家名叫“太阳城”的公司，太阳城自己不生产太阳能板，而是向其他公司采购太阳能板，然后负责解决余下的所有环节。马斯克帮他的表亲们构思了一个业务模式：太阳城设计一套软件，用来分析客户当前的电费账单、房子的地理位置和房子能够接收到的太阳能总量，然后确定客户家里安装太阳能是否划算。马斯克还购买了太阳城公司大约1/3的股权，成为该公司的董事长和最大股东。2012年年后，太阳城已经成为美国国内最大的太阳能板安装企业，当年太阳城挂牌上市，股价在几个月内大幅攀升。至2014年，太阳城的市值已经接近70亿美元。2016年11月17日特斯拉电动车收购太阳能，特斯拉转型成为全球唯一垂直整合的能源公司，向客户提供包括Powerwall能源墙、太阳能屋顶等端到端的清洁能源产品。2017年2月1日，特斯拉汽车公司（TeslaMotorsInc．）正式改名为特斯拉（TeslaInc．）。这意味着汽车不再是特斯拉的唯一业务。
2013年8月，马斯克公布了“超级高铁”计划，并吸引了大批忠实信徒。作为一种全新运输的方式，“超级高铁”采用的是一种大型气动管道，类似于办公室发送邮件所用的管道。这个设施将由太阳能供电，能将相距一千英里以内的城市连接在一起。“洛杉矶到旧金山、纽约到华盛顿、纽约到波士顿，‘超级高铁’适用于这样的城市间交通运输，”
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