Die erste Neukonstruktion nach dem Krieg kam 1921 heraus und war offensichtlich dem Geist der Zeit verpflichtet: Der Einzylindermotor mit 350 ccm Hubraum leistete 3 PS, die mittels Riemen auf das Hinterrad übertragen wurden – billig und nicht besonders gut.

Drei Jahre später feierte der vor dem Krieg schon bei NSU gebräuchliche Kettenantrieb seine Auferstehung. Jetzt gab es auch eine neue Vordergabel mit Parallelogrammfederung und Stoßdämpfern. Ab 1927 waren bei den NSU Motorrädern Motor- und Dreiganggetriebe zu einem Block vereint, worin außerdem die Primärübertragung, Magnetantrieb und Ölpumpe Aufnahme fanden.

Darauf konnte wahlweise, mit gleichen Anschlussmaßen, ein seitengesteuerter Tourenmodell- oder ein kopfgesteuerter

Sportmodellzylinder gesetzt werden. Als 1928 Motoren bis 200 ccm steuerfrei wurden, kam ein entsprechendes Modell (NSU 201 R) hinzu, und eine 300er-Maschine (NSU 301 T) wurde noch in das Modellprogramm hineingeschoben. 1930 brachte man dann den ersten Zweitaktmotor mit 175 ccm heraus (NSU 175 Z).

Dem steigenden Motorradboom war eine nagelneue Einfahrbahn hinter der Fabrik zu verdanken, die mit 1.670 m Länge und 5 m Breite zum Modernsten gehörte, was in Deutschland auf diesem Gebiet vorhanden war. Sie wurde 1929 eröffnet.

1929 trat ein neuer Chefkonstrukteur bei NSU seinen Dienst an, der Engländer Walter William Moore. Er hatte vorher bei Norton gewirkt und dort den später zur Legende gewordenen Königswellenmotor konzipiert. Seine Handschrift trugen bei NSU

außer den Sportmodellen die OSL-Typenreihe mit 200er-, 250er-, 350er-, 500er- und 600er-Motoren, die die Palette bis in die 30er Jahre hinein beherrschte. Außerdem bemühte sich Neckarsulm seit dem Ende der 20er Jahre, in den Sektor preiswerter Alltagsfahrzeuge einzudringen. Das hatte mit der NSU 201 R begonnen und setzte sich 1931 mit der Motosulm fort. Es handelte sich dabei um ein Motorfahrrad mit 1,2-PS-Zweitaktmotor über dem Vorderrad, das immerhin 35 km/h erreichte. Anfang der 30er Jahre folgten dann die so genannten ZDB-Modelle, allesamt mit fertigungsgünstigem Zweitaktmotor ausgestattet.

1936 stand schließlich auf dem NSU Stand der Internationalen Automobil- und Motorradausstellung in Berlin ein 100-ccm-Motorrad mit Fahrradtretkurbeln in Herren- und Damenausstattung. Seine Modellbezeichnung lautete nach dem

spontanen Vorschlag einer Berlinerin Quick. Es kostete 290 Reichsmark und verbrauchte knapp zwei Liter Kraftstoff auf 100 km. Das Motorfahrrad wurde ein Knüller: Über 1/4 Mio. Exemplare sind bei NSU davon gebaut worden!