Не меньшую ценность представляют собой гаражи Мельникова, созданные им в сотрудничестве с выдающимся инженером Владимиром Шуховым. Мельников по возрасту годился Шухову в сыновья, но это нисколько не препятствовало взаимопониманию художников. Мельников писал: «Моя система, как психологический натиск, нарушила все существовавшие нормы, сузив отверстие расходования средств и времени на пользование автотранспортом». Тщательно изучив графики движения автобусов при парковке, Мельников создал такой гараж, в который машина может не только заехать, но и из которого она может выехать передним ходом, то есть проехать здание насквозь, не создавая помех другим. Примечательно, что Бахметьевский гараж сохранял свою рентабельность еще полвека после постройки, несмотря на существенное изменение технических характеристик автопарка.
Мельников сам обратился к Шухову: «Стальные фермы по моей просьбе были спроектированы лично В.Г. Шуховым. Я, как новатор, был им принят и обласкан большим трогательным вниманием. Владимир Григорьевич усадил меня на диван, а сам стоит, восьмидесятилетний. Не о гараже, который я ему привез, шла речь о красоте: и с каким жаром объяснялась им игра сомкнутых и разомкнутых сводов русских церквей!» Фермы Шухова для Бахметьевского гаража опирались на восемнадцать стальных колонн, подчеркивающих деление здания на три нефа. Общая площадь кровли была достаточно большой и превышала более 8,5 тысячи квадратных метров. С виду, да и на плане гараж очень напоминал манеж, внутри его не было перегородок (кстати, московский Манеж в 1920-е годы использовался под гараж правительственных автомобилей). Процесс строительства гаража был запечатлен на фотокамеру.
Бахметьевский гараж с 1927 года долго и без перерыва служил своему первоначальному предназначению, за все время эксплуатации, не удостоившись реставрации, что не могло не сказаться на его состоянии. Под предлогом срочного спасения памятника архитектуры автобусный парк был выведен с улицы Образцова, и началось его перепрофилирование под Центр толерантности и Еврейский музей. Однако эти, казалось бы, благие цели чуть не кончились полной потерей шуховских ферм. Примечательно, что проведенная в 2000 году экспертиза обнаружила превышение токсичных веществ в грунте и стенах гаража, что вызывало большие вопросы о целесообразности вообще какого-либо его использования в дальнейшем, а плачевное состояние металлического перекрытия, изъеденного коррозией, было подтверждено в 2001 году и грозило ее полным обрушением.
Тем не менее, вместо логичного решения о капитальной реставрации, было принято ошибочное решение о демонтаже ферм Шухова. Крышу вместе с фонарями верхнего света разобрали, десять ферм демонтировали. Лишь вмешательство общественности приостановило полное уничтожение металлоконструкции путем возведения временной крыши над сохранившимися конструкциями. Только к 2008 году удалось закончить реставрацию Бахметьевского гаража и восстановить утраченные шуховские фермы. По мнению ряда специалистов, реставрация памятника архитектуры прошла с большими нарушениями, исказившими первоначальный проект Мельникова и Шухова.
Еще один гараж Шухова и Мельникова – на Новорязанской улице (1926–1929) – сохранился даже лучше, чем на улице Образцова, а все потому, что не менял своей функциональности. Этот гараж оригинален еще и по причине своей формы – в виде огромной подковы, что было вызвано крайне неудобным – треугольным – периметром земельного участка, на котором эта подкова уместилась. Однако и эта необычная форма породила свою, подковообразную схему парковки грузовиков, отличавшуюся удобством, вместимостью и компактностью. Для гаража на Новорязанской улице Шухов спроектировал столь же оригинальные перекрытия. Будем надеяться, что после бережной реставрации судьба этого уникального здания окажется более счастливой, нежели здания на улице Образцова.
Конструктивистские гаражи Мельникова и Шухова не раз становились объектом интереса другого конструктивиста, фотохудожника Александра Родченко, снимки которого украшали собою страницы многих иностранных журналов той поры.
Еще об одной совместной работе с Шуховым Мельников сообщает в своих мемуарах. Речь идет о гараже с «новейшей системой перекрытий в виде деревянного свода», способном увеличиваться в обе стороны «по перпендикуляру к линии заездов». Этот гараж проектировался в 1929–1930 годы в рамках конкурса на так называемый Зеленый город Москвы – не просто огромное место для отдыха, но и своего рода город будущего. Проект Мельникова назывался под стать его сути – Город сонной архитектуры, что подразумевало осуществление идеи рационализации отдыха за счет сна.