這個時候百度已經做大了，員工發展到了幾百人，百度也早在2002年就已經搬出了北大資源賓館，搬進了海泰大廈。然而百度這個時候依舊沒有盈利，而那麼多員工要吃飯，這讓李彥宏感到頭疼。怎麼辦？隻有繼續搞錢。
2004年，百度進行了第三次融資。與以往兩次融資不同的是，百度這個時候已經是中國互聯網的一個新貴，是繼新浪、搜狐、網易之後訪問量排名第四的中文網站。對於這麼一個新貴，投資者都很看好，因此主動把錢送上門來。
這次融資百度成功獲得8家公司的資金，包括最早的半島資本。但是關於融資的金額，李彥宏三緘其口，因為他接下來有一個更大的計劃——讓百度在紐約證交所上市。而且有小道消息說，百度這一輪募資總額達一億美元。
值得一提的是，這8家向百度投資的公司中有一家就是穀歌。看著百度在中國一點點根深葉茂，這讓穀歌坐立不安，因此無論采取何種措施，穀歌覺得自己必須對百度有所製約。穀歌這次向百度投資499萬美元，換取百度2.6%的股份。
但是穀歌覺得2.6%的股份遠遠無法控製日益強壯的百度，因此在百度上市的前夕，穀歌CEO埃裏克悄悄溜進了北京城，與李彥宏見麵。埃裏克此行希望能夠說服李彥宏放棄上市的想法，讓穀歌收購百度。這場談判應該說直接影響到後來穀歌和百度的命運。
李彥宏掐指算了一筆賬，認為百度如果上市，那麼市值估計能夠達到8億美元。於是他就對埃裏克說，你如果出8億美元，我就賣給你。而當時百度一年的收入隻有1000多萬美元，埃裏克覺得李彥宏這是漫天要價，無法接受，因此又悄悄地離開了北京城。這場談判也就算談崩了。
後來百度上市，股價像坐火箭一樣向上躥，而百度最後也占據了中文搜索引擎的絕大部分市場，擠得穀歌幾無容身之處，這是穀歌當時萬萬沒有想到的，否則再高的價格也要把百度買下來，以絕後患。現在穀歌即便腸子悔青了也沒用。
有了這個教訓，後來當美國出現了一個Youtube網站，同樣在有了很多用戶但是還沒有賺到錢的時候，穀歌一咬牙花了16.5億美元把Youtube買了下來。當時整個市場都震驚了，覺得穀歌是不是錢多得沒地方花了。其實穀歌這是“一朝被蛇咬，十年怕井繩，”絕不允許出現第二個百度。後來Facebook出來了，穀歌也打算用20億美元把Facebook買下來，但最終因為微軟的介入而未遂。
而百度的獨立上市也引發了李彥宏和百度另外一個創始人徐勇之間的矛盾。在百度成立的早期，李彥宏是董事長兼總裁，徐勇是執行副總裁，負責市場方麵的事情。但是在百度壯大的過程中，徐勇逐漸被削權。2002年，李彥宏請來了朱洪波，出任百度高級副總裁，負責市場推廣及企業軟件事業部。到了2004年，朱洪波升任百度首席運營官（COO），負責公司整體運營以及渠道建設和品牌市場的管理工作。而徐勇則被安排了一個徒有虛名的首席策略官，這讓徐勇這位百度當年的元老在百度處於一個尷尬的境地。
所以當穀歌私下裏跟百度說要收購百度的時候，徐勇覺得把百度賣給穀歌，大家分一筆錢從此各自逍遙，不乏是一個很好的選擇。而李彥宏則一直堅持百度自主發展，如果不能賣到自己可以接受的價格，還是要自己經營下去。
這個分歧最後導致徐勇在百度上市的前夕離開百度。不過他依然擁有百度7%的股票，所以當百度上市之後，也不妨礙他在一夜之間成為億萬富翁。
2005年8月，百度如願以償在納斯達克上市。而穀歌則在百度上市前的兩星期宣布正式設立中國研發中心，進軍中國市場。穀歌和百度直接較量的好戲正式上演。
這裏值得一提的是，百度的兩位創始人在美國生活都有些年頭，已經獲得美國的綠卡，而同時，百度公司又有美國資本的投資，這讓百度的資本結構變得很複雜。到目前為止，百度分為海外部分和中國部分。海外部分的企業中，有一家在英屬開曼群島注冊（Baidu。com。Inc），另一家在英屬維爾京群島注冊（Baidu Holdings Limited，百度控股有限公司），這兩家公司都是美資公司。隨後百度在中國注冊了兩個子公司——百度在線網絡技術公司（Baidu Online Network Technology（Beijing）Co， Ltd，簡稱“百度在線”）和百度網絡科技公司（Baidu Netcom Science and Technology Co， Ltd，簡稱“百度網絡”），其中“百度網絡”為中資公司。這樣的做法對於有外資背景的企業來說很普遍，一般而言，外資公司是用來避稅的，而中資公司是為了規避中國政府關於外資不能進入新聞廣告等領域的法規。
不過這也成了百度後來被人稱為“假冒偽劣”民族企業的理由。