Im Jahr 1873 hatten die Mechaniker Christian Schmidt und Heinrich Stoll in Riedlingen an der Donau eine mechanische Werkstatt zur Herstellung von Strickmaschinen gegründet, die sie 1880 nach Neckarsulm verlegten.
1884 wurde daraus die Neckarsulmer Strickmaschinenfabrik AG, und schon zwei Jahre später begann die Herstellung von Fahrrädern, zuerst unter der Markenbezeichnung „Germania“ in Gestalt von Hochrädern. Bald folgten jedoch Niederräder, die sich schon größerer Beliebtheit erfreuten, denn eine Radhöhe von 1,47 m war wirklich nicht jedermanns Sache!
Ab 1892 gab es keine NSU Strickmaschinen mehr; die drei Buchstaben standen nun für Neckarsulm, und ab 1897 firmierte das Unternehmen als Neckarsulmer Fahrradwerke AG.
Ab 1901 roch es im Werk auch nach Benzin, denn damals wurde die Motorradproduktion begonnen, und 1903 ist eine 300 m lange Prüf- und Vorführbahn auf dem Betriebsgelände angelegt worden. Zuerst wurden diese Zweiräder noch von einem Schweizer Zedelmotor angetrieben, aber ab 1903 gab es eigene NSU Triebwerke mit Leistungen von 2 bis 3,5 PS. Die Werbung verhieß: „Wir haben uns entschlossen, für nervenstarke Fahrer ein starkes dreipferdiges Motorrad zu bauen, das sehr schnell ist, man kann aber auch langsam damit fahren!“
Der Vertrieb der NSU Zweiräder aller Art ging über eigene Filialen in Düsseldorf, Hamburg, Leipzig, Berlin, Königsberg, Moskau, London, Paris und Zürich vor sich. Das Geschäft blühte, und der Gedanke, nun auch noch Automobile herzustellen, lag förmlich in der Luft. 1905 war es so weit: Der erste in Neckarsulm hergestellte Wagen, ein nach belgischer Pipe-Lizenz
hergestelltes Automobil, verließ das Werk. Parallel dazu bastelten die NSU Techniker an der Verwirklichung eigener Vorstellungen und bauten – nach Zyklonette-Vorbild – ein dreirädriges Gefährt, dessen Motorradmotor mit 3,5 PS Leistung über dem Vorderrad angebracht war und auf dieses auch seine Leistung mittels einer Kette übertrug. Die Typenbezeichnung lautete Sulmobil. Es wurde 1906 erstmals zum Kauf angeboten. So recht haben die großen und kleinen Autos dieser Art aber weder Produzenten noch Käufer befriedigt, und so kam noch im gleichen Jahr der erste „Original Neckarsulmer Motorwagen“ heraus. Daraus abgeleitet gab es bald hubraumgrößere und stärkere Motoren. Damit ließ sich nun eine Modellpalette entwickeln. Eine gesonderte Typenbezeichnung gab es nicht mehr, man nannte alle Wagen und Motorräder „Neckarsulm“ und schrieb das mit großen Buchstaben auch dran. Ab 1911 hörten die in Neckarsulm gefertigten Fahrzeuge auf die drei Buchstaben NSU.
Im Motorradprogramm kamen sowohl starke Zweizylindermaschinen als auch leichtere Tourenräder hinzu. Ab 1911 gab es bei NSU die Hinterradfederung, Kettenantrieb (nur bei 7,5-PS-Rennmaschine), Riemenantrieb, Zweiganggetriebe und eine gefederte Vordergabel. Die NSU Pony war das kleinste Leichtgewicht mit 1,5 PS und 48 kg. Dennoch lief sie bis zu 60 km/h! Ein Liter Benzin reichte für 45 km.
Für die Schwergewichte mit 800er-Motor und 6,5 PS sowie 125 kg Eigenmasse gab es bald nicht mehr die bisherigen leichten Korbvorsteckwagen, sondern richtige „Beiwagen mit Phaeton-Karosserie“. Die Idee des Dreirads – „automäßig und motorradbillig“ – war keineswegs tot, sondern erlebte gerade in der Seitenwagenbauweise ihre Verwirklichung.
NSU war vor dem Ersten Weltkrieg das exportfreudigste deutsche Motorradunternehmen. Die meisten der aus
Deutschland stammenden Motorräder waren bei NSU hergestellt. Sie gingen nach Russland, in die meisten europäischen Länder, in die Türkei, nach Skandinavien, und auch die Bürgergarde von São Paulo in Brasilien wurde damit ausgestattet. Als 1914 der Krieg ausbrach, musste auch NSU sein Fertigungsprogramm den Forderungen der Heeresverwaltung anpassen. So entstand 1915 das 3,5-PS-Zweizylinder-Kriegsmotorrad. Von den Automobilen wurden vorrangig die kleinen Modelle weiter gebaut und feldgrau lackiert sowie sonstig „entfeinert“ an die Truppe geliefert. Außerdem sind jedoch in Neckarsulm auch Lastwagen für 1,25 t und 2,5 t Nutzlast im Reichsauftrag hergestellt worden.