Победа в конкурсе на павильон СССР и последовавшая затем постройка павильона в Париже принесли Мельникову всемирную известность. Несмотря на то что павильон был выстроен из дерева (как, кстати, и Ново-Сухаревский рынок, как и советский торговый центр на выставке в Париже, и советский павильон на выставке 1926 г. в Салониках), т. е. в принципе был временным сооружением, он пережил сроки своего физического существования и прочно вошел в историю архитектуры. Единственным из сооружений Международной выставки декоративного искусства и художественной промышленности 1925 г. советский павильон был в 1926 г. повторно собран в Париже и в течение ряда лет использовался как рабочий клуб. В настоящее время подготавливается восстановление этого павильопа в парижском районе Ла Виллет как выдающегося памятника архитектуры XX в.
Советский павильон стал гвоздем Парижской выставки 1925 г. В нем наиболее полно выразилась мельниковская концепция выставочной архитектуры: соответствие экспозиционной функции и яркая «экспозиционная» выразительность самой архитектуры, полученная в результате совершенно оригинальной, тесно связанной при этом с конкретными функциональными и технико-экономическими условиями архитектурной композиции. Мельников охотно и весьма успешно работал для международных выставок, конкурсов и заказов, но это не противоречит заявленной вначале преимущественной работе Мельникова для Москвы. В этих случаях его увлекала патриотическая возможность творческого соревнования на самых высоких уровнях.
Основные творческие усилия Мельникова всегда были сосредоточены не на репрезентативных зданиях, а на композиционных и образных поисках решений сооружений с важнейшими жизненными функциями, преимущественно на новых типах сооружений. Он разрабатывал целые серии однотипных по функциям, но различно решаемых им по объемно-пространственным качествам и образной характеристике объектов. Так, решающее значение в его творчестве получили выставочные и близкие им по функциям объекты, клубы, гаражи и такая древнейшая, но перманентно обновляемая задача архитектуры, как жилье. Ко всем этим темам Мельников обращался неоднократно, а в отдельных случаях (особенно наглядно для клубов и гаражей) параллельно вел ряд объектов одинаковой функции.
В 1925 г. Мельникову был заказан проект гаража для Парижа вместимостью в тысячу машин. Он разработал два разных варианта: полупрозрачный стеклянный куб со стоянками в 10 этажей и поднятое над уровнем земли здание (на проекте был изображен вариант размещения гаражей над мостами через Сену) совсем особой пространственной конструкции, напоминающей огромные козлы, стянутые поверху висячим покрытием. Такие конструкции вошли в архитектуру лишь тридцатью годами позднее. Первым по времени оказалось здание Роли-арена в США, построенное в 1953 г.
Для Москвы Мельников построил два больших гаража для автобусов и грузовых автомобилей (1926—1929 гг., ул. Образцова, 19а, Новорязанская ул., 27). Это монументальные инженерные сооружения. У первого из них план имеет форму параллелограмма, а частые проемы ворот обусловили пилообразный контур стен. Архитектурные формы, их выразительная пластика и детали, оказывается, имеют органичную связь с глубоко проработанной автором моделью функционального процесса: Мельников предложил расстановку автобусов плотными пилообразными рядами, таким образом, чтобы любая машина могла занять свое место или, наоборот, могла быстро выехать из гаража, не мешая соседям, и, во-вторых, двигаясь только передним ходом. Такая система, в свое время тщательно отработанная и испытанная, была названа Мельниковым «прямоточной». К сожалению, в дальнейшем задуманная высокая культура эксплуатации перестала выдерживаться.
Гараж на Новорязанской улице имеет план в виде гигантской подковы. Автор считал, что этот план особенно удачно отвечает форме участка. Попутно со строительством Мельников разработал много других проектов-идей на тему гаража: сочетания подземной и наземной построек; гараж, растущий в несколько очередей; гараж с самыми различными формами плана, по-разному использующими возможности участка, и т. д.