Список совместных работ Щуко и Гельфрейха очень велик. Он включает разнообразные сооружения, от крупнейших общественных и промышленных зданий до выставочных павильонов и монументов. Более 20 лет их имена звучали как неразрывное целое. Так они и вошли в историю советской архитектуры — Щуко и Гельфрейх... И в памяти всплывают такие произведения, как пропилеи Смольного и памятник В. И. Ленину у Финляндского вокзала в Ленинграде, театр в Ростове-на-Дону, здание Государственной библиотеки СССР имени В. И. Ленина и Большой Каменный мост в Москве. (Подробнее об этих сооружениях см. в статье о В. А. Щуко.) Эти сооружения стали заметными вехами на пути становления социалистического зодчества.
Работая вдвоем, Щуко и Гельфрейх не замыкались в своем творческом дуэте, а находились в окружении архитектурной молодежи. В течение многих лет они преподавали в Академии художеств, и немало зодчих обязано им своим профессиональным мастерством.
Большое место в деятельности Щуко и Гельфрейха занимало проектирование Дворца Советов. Оно сыграло особую роль, не только изменив во многом весь их жизненный уклад, но и определив дальнейшую судьбу их ближайшего творческого окружения. В 1933— 1934 гг. оба мастера участвовали в первом и втором закрытых конкурсах на проект Дворца, в результате которых проектирование сооружения было поручено В. Г. Гельфрейху, Б. М. Иофану и В. А. Щуко. В связи с этим Щуко и Гельфрейх переезжают на постоянное жительство в Москву, навсегда распрощавшись с Ленинградом. Переехали с ними и их ближайшие помощники — П. В. Абросимов, А. П. Великанов, Л. М. Поляков, И. Е. Рожин, А. Ф. Хряков, Ю. В. Щуко и некоторые другие.
Отдавая в предвоенные годы основные силы Дворцу Советов, Щуко и Гельфрейх продолжали вести привычную для них разностороннюю творческую жизнь, связанную с решением и других архитектурных задач. Как и прежде, они с увлечением участвовали в конкурсах, проектировали и строили крупные здания и сооружения. К этому времени относятся конкурсные проекты театра в Ашхабаде, здания Наркомтяжпрома и Дома Наркомюста в Москве, павильона СССР на Международной выставке 1937 г. в Париже, панорамы «Штурм Перекопа». По их проектам в 1930-е гг. воздвигнуты Большой Каменный мост в Москве и виадук в Сочи, Главный павильон на ВСХВ 1939 г.
Послевоенный период творчества Гельфрейха ознаменовался переходом к архитектурным темам широкого градостроительного плана. Мастер включается в работу над восстановлением и реконструкцией городов и в 1944—1945 гг. совместно с Ю. В. Щуко выполняет проект восстановления и реконструкции Ржева, а совместно с Л. П. Великановым, И. Е. Рожиным, Ю. В. Щуко — форпроект центра Сталинграда, участвует в конкурсе на проект восстановления и реконструкции Крещатика в Киеве, в 1945—1947 гг. совместно с В. А. Гайковичем и Ю. В. Щуко разрабатывает проект центра города Орла.
Значительной работой Гельфрейха в военные годы были сооружения третьей очереди московского метро — наземный и подземный залы станции «Электрозаводская», наземный вестибюль станции «Новокузнецкая» (в содружестве с И. Е. Рожиным). За эти сооружения авторы удостоены Государственной премии СССР 1946 г.
Творческой удачей стал подземный зал «Электрозаводской». Проектирование его началось еще при жизни Щуко. Однако в связи с изменением конструкций станции Гельфрейх и Рожин переработали первоначальный замысел и пришли к новому архитектурному решению. «Электрозаводская», как и все станции военного времени, отличается ярко выраженной тематической направленностью. В ее подземном зале средствами монументальной скульптуры раскрывается тема трудового энтузиазма советского народа, его героической работы в тылу. Хотя авторы и отдали дань господствовавшим тогда приемам подчеркнутой парадности композиции, все же «Электрозаводская» выгодно отличается от других станций третьей очереди цельностью и четкостью общего построения, сдержанностью мужественных архитектурных форм, лаконизмом цветовой гаммы. Проблема создания художественного образа разрешена здесь с отчетливым пониманием той пластически изобразительной роли, которую должны сыграть смежные искусства в раскрытии идейного содержания архитектурного произведения. Расположенные на пилонах центрального зала мраморные горельефы (скульптор Г. И. Мотовилов) гармонично увязаны с архитектурой сооружения, конкретизируя его идею.
Значительная роль в формировании идейно-художественного образа станции принадлежит своду центрального нефа. По всей его поверхности тянутся ряды вогнутых сферических чаш, из которых струится свет. Пронизанный лучами «ста солнц» свод кажется невесомым. Это впечатление усиливается контрастом легкости свода и мощи пилонов. Обработка плафона множеством единообразных светильников вызывает ассоциацию с расположенным поблизости электрозаводом, имя которого носит станция.
К метростроению Гельфрейх возвращается в 1949 г., создав совместно с М. А. Минкусом проект перронного зала станции «Ботанический сад» (ныне «Проспект Мира»). Этот зал отличается своеобразным приемом построения пилонов. Грани их значительно отклонены от вертикали и приближаются к тюбинговой конструкции, благодаря чему сокращаются их поперечные размеры, что в условиях громоздких конструкций того времени играло большую роль.
Яркая страница в творческой биографии Гельфрейха — участие в создании первых московских высотных домов. Совместно с Минкусом он выполнил проект высотного административного здания на Смоленской площади, за что был удостоен Государственной премии СССР 1949 г.
В композиции высотного дома Министерства иностранных дел (Смоленская-Сенная пл., 32/34) видно характерное для тех лет стремление авторов использовать традиции русского зодчества, и в частности такого типичного приема, как ярусное построение с убывающими кверху объемами и постепенным облегчением их масс.
Объясняя свой замысел, Гельфрейх и Минкус писали: «Нам представлялось, что устремленное ввысь сооружение должно свободно стоять среди окружающей застройки, омываемое со всех сторон светом и воздухом, способствуя свободному пространственному построению всего городского ансамбля района... Для того чтобы высотное здание не казалось чуждым среди рядовой застройки, но естественно вырастало из нее, мы создали террасообразную композицию, при которой объемы сооружения повышаются постепенно, переходя затем в динамически устремляющуюся вверх высотную часть... Нами применена система последовательно повторяющихся четырехбашенных венчаний, придающих архитектуре всего сооружения праздничный и целостный характер, объединяющих его сильным и торжественным лейтмотивом. Точно так же повторяется мотив обелисков».
Следует добавить, что достоинства здания в сильной степени снижаются из-за вычурного шатрообразного завершения его, заканчивающегося шпилем, не предусмотренного замыслом авторов и выполненного в порядке административного указания. Предложенное ранее завершение центральной высотной части в виде прямоугольной башни естественно вытекало из общего объемно-планировочного построения сооружения и было органично связано со всем его композиционным строем.
Все во внешнем облике дома, начиная от мощных порталов главного входа, свидетельствует о стремлении авторов к торжественной приподнятости художественного образа. В таком же мажорном ключе запроектированы и интерьеры. В них богато представлены мрамор, бронза, латунь, ценные породы дерева, декоративные ткани и т. п. Это обилие декоративных мотивов было определенной данью господствовавшим тогда тенденциям архитектурного творчества. Строительство высотного здания положило начало коренному преобразованию Смоленской площади, предусмотренному Генеральным планом реконструкции города.
Одновременно с проектированием высотного дома Гельфрейх совместно с Минкусом разработали несколько вариантов планировки площади, в которых рассматривали ее как органическую часть крупного, развитого в пространстве градостроительного образования, включавшего и площадь Киевского вокзала.
Среди значительных работ Гельфрейха — больничный комплекс Загородной больницы на Рублевском шоссе. По проектам, выполненным им совместно с коллективом авторов, построены главный, инфекционный, детский и психоневрологический корпуса, а также связанные со зданием жилые дома (1954—1962 гг.). Свободно расположенные среди зелени парка больничные сооружения запроектированы в едином ключе, составляя развитой в пространстве целостный архитектурный организм.
В связи с новой организацией проектного дела в Москве в 1951 г. были созданы магистральные мастерские Моспроекта. Одну из таких мастерских возглавил Гельфрейх. И вполне закономерно, что именно ему, уже почти пять лет занимавшемуся проектированием высотного дома на Смоленской площади и реконструкцией прилегающих кварталов, была поручена обширная территория, идущая от центра вдоль трассы Киевского шоссе. В первоочередные задачи мастерской входила разработка основных композиционных узлов Кутузовского проспекта и системы двух площадей — Смоленской и Киевского вокзала.
