Там, в Петербурге, в 1878 году он снова столкнулся со своим американским знакомым — инженером и предпринимателем Александром Бари, и тот снова предложил работать у него в конторе в Москве главным инженером. Владимир Григорьевич согласился, переехал в Москву и занял должность главного инженера технической строительной конторы А. В. Бари. И здесь он проработал до конца своей жизни — почти 60 лет — и сделал все свои изобретения и открытия в самых разнообразных областях техники.
Вскоре по состоянию здоровья он вынужден был сменить климат и отправился на юг. Поселился он в Баку, где оставался сотрудником конторы Бари. В то время там интенсивно развивалась добыча нефти и ее переработка.
В. Г. Шухов углубился в изучение нефтяного дела и сумел всего за два года жизни в Баку решить ряд важнейших задач — хранения, транспортировки, перегонки и рационального сжигания нефти.
До В. Г. Шухова нефть перевозили гужевым транспортом — в повозках-арбах, запряженных лошадьми, — в бочонках и бурдюках. В 1878 году при строительстве первого в России нефтепровода — с промыслов на нефтеперерабатывающие заводы в
Баку — он впервые предложил густую, вязкую нефть, как и воду, транспортировать по трубам.
В те годы основным нефтяным продуктом был керосин, который использовался для освещения. А бензин и мазут, получавшиеся при перегонке нефти, еще не научились использовать. Основной потребитель бензина — автомобиль — еще не родился, а мазут еще не умели сжигать.
В. Г. Шухов своими изобретениями сумел преобразить все нефтяное дело — от добычи до транспортировки, переработки и хранения.
До В. Г. Шухова нефть добывали из фонтанирующих скважин, откуда нефть выбрасывалась под давлением подземных газов. Но как только фонтан ослабевал, эту скважину бросали и начинали использовать следующую. В. Г. Шухов предложил заменить подземные газы сжатым воздухом, который закачивают в скважину по трубе и заставляют нефть подниматься на поверхность. Это изобретение получило название эрлифт (от английского airlift - «подъем воздухом»), оно дало возможность полнее использовать нефтяные запасы в каждой скважине.
Для более полного сжигания нефти и продуктов ее переработки В. Г. Шухов предложил предварительно превращать их в мельчайшую пыль с помощью водяного пара и в 1880 году сделал первую паровую форсунку для сжигания нефти.
Для перекачки продуктов перегонки нефти, например мазута — густой и вязкой жидкости, В. Г. Шухов внедрил новый способ с предварительным подогревом. При этом их вязкость падает и их можно перекачивать, как воду, по трубам.
Для транспортировки нефти по морям и рекам России В. Г. Шухов первым создал нефтеналивные суда. Это были шхуны для перевозки нефти по Каспийскому морю и железные баржи для ее перевозки по Волге. Такие баржи строили длиной до 150 метров.
Сумел В. Г. Шухов рационально решить проблему хранения нефти и нефтепродуктов. Для этого он предложил строить большие клепаные (сварки тогда еще не было) железные резервуары на ровном земляном основании без дорогих фундаментов. При этом он установил, что наиболее выгодно строить резервуары цилиндрической формы.
В 1887 году Владимир Григорьевич изобрел так называемый крекинг-процесс (от английского слова cracking— «расщепление») переработки нефти или ее фракций для получения моторного топлива и сырья для химической промышленности. В конце 80-х годов В. Г. Шухов получил три патента на это изобретение. При этом он обогнал американцев на 20 лет, где только в 1912 году был получен первый патент на аналогичный процесс. Изобретенный Шуховым крекинг опередил время на эти 20 лет, когда в начале XX века появилась нужда в бензине для автомобильных моторов. А именно бензин можно было получать в крекинг-процессе.
Не оставил без внимания В. Г. Шухов и насосы для перекачки воды и нефти, а также паровые котлы. Он изобрел так называемые водотрубные котлы, получившие впоследствии его имя («котлы Шухова»).
А затем Владимир Григорьевич занялся проектированием строительных конструкций — висячих крыш и оригинальных сетчатых покрытий.
В 1896 году по проектам В. Г. Шухова на Всероссийской выставке в Нижнем Новгороде были построены пять павильонов с висячими крышами без стропил. Пролет их составлял от 13 до 32 метров. На этой же выставке В. Г. Шухов впервые построил гиперболическую металлическую башню. Она предназначалась для водопровода, а изобретатель радиотелеграфа А. С. Попов использовал ее в качестве антенны для радиофикации выставки.
Идея таких башен была основана на свойстве гиперболической формы, позволявшей строить башню из прямых балок. Такие башни было удобно и просто собирать. Они были очень устойчивы.
В. Г. Шухов говорил: «Когда меня спрашивают, откуда взялась идея гиперболоида, я советую зайти в крестьянскую избу и внимательно осмотреться». Конструкция плетеных корзин, множество которых увидел В. Г. Шухов в таких избах, натолкнула его на идею построить сетчатую, как бы сплетенную из металла башню.
В Херсоне он построил 80-метровый маяк в виде гипербо-лоидной башни. Они получили широкое распространение и в морском флоте.
Свои сетчатые конструкции В. Г. Шухов реализовал в перекрытиях многих промышленных и гражданских зданий.
И сегодня в Москве есть его постройки: ажурные потолочные перекрытия магазинов ГУМ и Петровский пассаж, крытого перрона (так называемого дебаркадера Киевского вокзала).
В 1913 году Александр Бари умер, и контору возглавил его сын Виктор Александрович Бари. А В. Г. Шухов так и остался главным инженером.
В. Г. Шухов вспоминал: «Моя личная жизнь и жизнь и судьбы конторы были одно целое. Говорят, что А. Бари эксплуатировал меня. Это правильно. Юридически я все время оставался наемным служащим конторы. Мой труд оплачивался скромно по сравнению с доходами, которые получала контора от моего труда. Но и я эксплуатировал его, заставляя выполнять мои самые смелые предложения! Мне предоставлялся выбор заказов, расходование средств в оговоренном размере, подбор сотрудников и найм рабочих. Кроме того, А. Бари был не только ловкий предприниматель, но и неплохой инженер, умевший оценить новизну технической идеи. Кто из предпринимателей того времени взялся бы за сооружение в шесть месяцев павильонов Нижегородской выставки, если они, даже построенные, вызывали сомнение в надежности? Приходилось терпеть несправедливости в оплате труда ради возможности инженерного творчества».
Во время начавшейся в 1914 году Первой мировой войны В. Г. Шухов выполнял целый ряд военных заказов: создал плавучие мины, более 40 типов, платформы для осадных орудий.
В 1918 году Виктор Бари был арестован по обвинению в антисоветской деятельности, контора была национализирована.
В. Г. Шухов отказался уехать за границу и возглавил контору. В 1919 году в Советской России было решено построить в Москве мощную радиостанцию имени Коминтерна. Она должна была обеспечить надежную и постоянную связь центра республики с западными государствами и окраинами.
Для обеспечения дальности связи нужна была очень высокая башня. Проект такой башни и руководство ее строительством были поручены Владимиру Григорьевичу Шухову, имевшему огромный опыт в создании решетчатых строительных конструкций — водонапорных башен, арочных перекрытий.
По первоначальному замыслу радиопередатчики должны были располагаться на трех или двух башнях высотой 350 метров и двух по 275 метров. Это обеспечивало круглогодичную и круглосуточную связь Москвы с Красноярском, Владивостоком и Нью-Йорком.
Но еще не кончилась Гражданская война, промышленность была практически разрушена, и страна испытывала острую нехватку не только продовольствия, но и металла. Поэтому было решено построить только одну башню высотой 150 метров. Это вызвало значительное уменьшение дальности радиосвязи, но обеспечило необходимую экономию металла.