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.