Роберт быстро приступил к модернизации и повышению эффективности нефтеперегонного завода, купленного им на деньги Людвига. Получив от брата дополнительные средства, он завоевал репутацию самого компетентного промышленника, занимавшегося нефтепереработкой в Баку. В октябре 1876 года первая партия нефти для осветительных приборов с завода Нобеля прибыла в Санкт-Петербург. В том же году в Баку, чтобы ознакомиться с ситуацией на месте, приехал и Людвиг. Обладая опытом сотрудничества с имперской системой, Людвиг завоевал доверие Великого Князя, брата царя и наместника на Кавказе. Но Людвиг Нобель также был крупным организатором промышленности, способным на разработку плана рокфеллеровского масштаба. Он занялся анализом каждого этапа нефтяного бизнеса и разузнал все, что мог, об американском опыте нефтедобычи. Для повышения эффективности и прибыльности он использовал последние достижения науки, различные изобретения, а также методы планирования добычи и сбыта продукции; кроме того, он лично возглавил все предприятие. В течение нескольких последующих лет российская нефть завоевала популярность и даже превзошла по этому показателю американскую, по крайней мере на какое-то время, а швед Людвиг Нобель стал „нефтяным королем Баку“.
Решающее значение имела проблема дальних перевозок. Нефть перевозилась из Баку в деревянных бочонках по неэффективному и очень длинному маршруту – шестьсот миль на север по Каспийскому морю до Астрахани, затем перевалка на баржи и долгое путешествие вверх по Волге, где в том или ином пункте пересечения с железной дорогой она перегружалась в вагоны и отправлялась дальше. Затраты на погрузочно-разгрузочные работы были огромны. Да и сами бочонки были недешевы. Запасов местного дерева было недостаточно, и древесину приходилось доставлять из удаленных уголков империи или импортировать из Америки, а кроме того, в ход шли уже использованные американские бочонки, закупавшиеся в Западной Европе. Людвиг решил проблему транспортировки, что имело далеко идущие последствия. Решение заключалось в том, что нефть можно было перевозить „наливом“, т. е. в больших резервуарах, установленных на судах.
Данная идея имела много преимуществ, но на практике возникали серьезные проблемы балласта и безопасности. Капитан судна, потерпевшего крушение при перевозке нефти в резервуарах, объяснял: „Трудность в том, что нефть движется быстрее воды, а при сильном волнении, когда судно погружалось носовой частью, нефть устремлялась вниз и судно еще больше зарывалось в волны“. Людвиг нашел решение проблемы балласта и построил первый удачный нефтеналивной танкер „Зороастр“, который был спущен на воду в 1878 году на Каспийском море. В середине восьмидесятых годов концепция Людвига нашла свое подтверждение и в Атлантике, что способствовало настоящей революции в транспортировке нефти. Тем временем Людвиг постоянно стремился к тому, чтобы его бакинский нефтеперегонный завод был в числе самых передовых и технически оснащенных в мире. В его компании впервые в мире была введена штатная должность для профессионального геолога, специализирующегося на нефти.
Крупный интегрированный нефтяной концерн, созданный Людвигом, вскоре завоевал господство на рынке российской нефти. Присутствие нефтедобывающего товарищества „Братья Нобель“ было заметно на всей территории империи: скважины, трубопроводы, нефтеочистительные заводы, танкеры, баржи, хранилища, собственные железные дороги, розничная сбытовая сеть, а также заграничные рабочие, отношение к которым было значительно лучше, чем к любой другой группе рабочих в России, и которые гордо называли себя „нобелевцами“. Ускоренное развитие нефтяной империи Людвига Нобеля в течение первых десяти лет ее существования признавалось „одним из величайших триумфов предпринимательской деятельности за весь девятнадцатый век“.
Объем добычи сырой нефти в России, составлявший в 1874 году шестьсот тысяч баррелей, десятилетие спустя достиг 10, 8 миллиона, что равнялось почти трети от объема добычи в Америке. В начале восьмидесятых годов в новом промышленном пригороде Баку, который и именовался соответствующе – Черный город, действовали около двухсот нефтеперерабатывающих заводов. Над ними постоянно висело настолько плотное облако темного, зловонного дыма, что один из побывавших там сравнил жизнь в Черном городе с „сидением в дымоходе“. Такова была развивающаяся отрасль, в которой господствовали Нобели. Принадлежавшая им компания производила половину всего выпускавшегося в России керосина, и они с воодушевлением сообщали акционерам, что „к настоящему времени американский керосин почти полностью вытеснен с российского рынка“.