Après avoir dévoilé une voiture de sport produite à seulement quelques centaines d'exemplaires, Tesla entreprend des travaux de recherche et développement d'une berline familiale mais toujours haut de gamme, Elon Musk pensant qu'il faut commencer par investir le marché par le haut. Naît alors le prototype baptisée WhiteStar, dessiné par Franz von Holzhausen (en), ancien designer pour Mazda Motor of America.
La Model S est annoncée dans un communiqué de presse le 30 juin 2008, cependant peu de détails sont alors communiqués. Le PDG de Tesla, précisera seulement en septembre 2008, lors de la conférence GoingGreen, que la voiture sera totalement électrique comme tous les véhicules Tesla qui pourront la suivre.
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