W tym samym roku na kilka miesięcy Kraftwerk opuścił także Ralf. Na początku 1972 roku wydana została kolejna, również instrumentalna płyta, Kraftwerk 2. Podobnie jak poprzednia, była umiarkowanym sukcesem na niemieckiej liście sprzedaży. Przez pewien czas Kraftwerk istniał jako duet, a w maju 1973 zagrał swój pierwszy zagraniczny koncert, w Paryżu. Jesienią 1973 roku ukazał się album Ralf und Florian, szerzej wykorzystujący syntezatory i automaty perkusyjne, a także po raz pierwszy zawierający wokal. Wkrótce do zespołu dołączył Wolfgang Flür.
Przełomowym dla zespołu momentem było wydanie płyty Autobahn w 1974 roku, z tytułową elektroniczną suitą, trwającą ponad 22 minuty. Kompozycja „Autobahn” miała w zamyśle autorów oddawać monotonię długich podróży tytułowymi autostradami Nadrenii. Płyta prezentowała szeroki rozwój muzyczny zespołu: zastosowano na niej rozbudowane partie wokalne, a brzmieniowo czerpała już w większości z dźwięków wygenerowanych elektronicznie. Album przyniósł grupie prawdziwą międzynarodową popularność, plasując się w pierwszej piątce list sprzedaży w USA i Wielkiej Brytanii, a także w top 10 w Niemczech i Australii. Podczas trasy koncertowej promującej płytę Autobahn ukształtował się skład zespołu, uważany dziś za klasyczny: Ralf Hütter, Florian Schneider, Wolfgang Flür i Karl Bartos.