Vào đầu năm 2004, Vinaxuki tiến hành xây dựng Nhà máy Ô tô tại huyện Mê Linh (Hà Nội).
Theo công suất thiết kế, nhà máy có thể sản xuất ra 30.000 xe/năm, tạo công ăn việc làm cho hơn 9.000 lao động. Vinaxuki có thể nội địa hóa xe 4 chỗ với tỷ lệ 50%, xe tải trên 40%.
Trên thực tế, giai đoạn 2006-2008, nhà máy này đã sản xuất trên 20 dòng xe tải với tỷ lệ nội địa hóa 27%. Từ khi hoạt động, nhà máy đều có lãi; sau 3 năm đã thu hồi vốn, trả nợ cho các ngân hàng. Đây cũng là giai đoạn đỉnh cao của Vinaxuki, năm thấp nhất Vinaxuki cũng lãi 90 tỷ đồng, năm cao nhất lãi tới 160 tỷ đồng.
Để ứng phó với thực tế vào năm 2018, thuế nhập khẩu ô tô nguyên chiếc từ khu vực ASEAN giảm xuống còn 0%, với sự khuyến khích của Chính phủ, cùng các chương trình ưu đãi, hỗ trợ như: Chương trình cơ khí trọng điểm, đầu tư công nghệ cao, phát triển công nghiệp hỗ trợ,... Vinaxuki tự tin đầu tư cho dự án lớn: sản xuất ô tô, nâng cao tỷ lệ nội địa hóa. Hơn 900 tỷ đồng từ vốn vay và lợi nhuận tích lũy được Vinaxuki rót vào luyện kim, đúc phôi, sản xuất khuôn mẫu, cùng các thiết bị tự động cho dây chuyền dập, cắt plasma, cắt laser, sơn tự động bằng robot,...
Ở thời điểm đó, Vinaxuki cũng hợp tác với các công ty Nhật Bản, nhận chuyển giao công nghệ thiết kế thân vỏ xe và xây dựng một trung tâm thiết kế các sản phẩm ô tô. Doanh nghiệp đã sản xuất được cabin, khung gầm xe tải và thân vỏ xe khách, xe con 5 chỗ. Công ty cũng đầu tư thêm nhà máy tại Thái Nguyên và Thanh Hóa.
Doanh nghiệp cũng từng lên kế hoạch bán cổ phần nhà máy tại Thanh Hóa cho hai nhà đầu tư sản xuất xe khách và xe tải nhẹ. Nhà máy Vinaxuki Thái Nguyên thì mời nhà đầu tư vào phát triển thành cụm công nghiệp sản xuất phụ tùng ô tô. Còn nhà máy ở Vĩnh Phúc sản xuất thân, vỏ xe hình thành chuỗi sản xuất liên tục.
Tuy nhiên, mọi việc đã dừng lại vào năm 2012.
Lý do chính là bởi doanh nghiệp đã đầu tư lớn cho sản xuất ô tô nhưng lại phụ thuộc nhiều vào nguồn vay vốn ngắn hạn của ngân hàng thương mại. Ở thời điểm khủng hoảng tài chính năm 2011-2012, thị trường ô tô suy giảm, hàng nghìn xe lắp ráp xong không bán được, xe bán được cũng phải giảm giá, dẫn đến khó khăn trong thu hồi vốn.
Năm 2012, Vinaxuki lỗ 45 tỷ đồng và bị nợ quá hạn các ngân hàng khiến không thể tiếp tục được vay vốn nữa, dù chỉ là vốn lưu động.
Việc các ngân hàng đồng loạt dừng cho vay giữa chừng khiến khoản nợ của Vinaxuki nhanh chóng lớn lên dẫn tới thực tế doanh nghiệp phải hoạt động cầm chừng rồi sau đó đóng cửa hoàn toàn.
Năm 2015, Vinaxuki đã phải rao bán nhà máy ở Mê Linh để trả nợ, thậm chí bán phần lớn phế liệu, phụ tùng, máy móc để duy trì lương công nhân…
Trong hai năm 2017 và 2018, một ngân hàng đã bán tài sản đảm bảo là một số máy móc thiết bị trừ nợ nhưng vẫn còn lại số nợ lên đến 1.315 tỷ đồng. Một số đối tác tìm đến nhà máy gặp chủ đầu tư để đàm phán mua lại máy móc với giá… sắt vụn.