Este documento considera un problema de recogida y entrega en la logística de automóviles. En las operaciones diarias de una empresa de logística de terceros (3PL), se deben tomar decisiones para dos tipos de demandas: entregar automóviles terminados desde un almacén de salida a centros de distribución (DC) y transferir automóviles entre los DC según pedidos específicos de los clientes. El problema consiste en asignar un conjunto de automóviles a un conjunto de transportistas de automóviles heterogéneos y entregarlos a sus destinos considerando las demandas de salida y transferencia. A cada automóvil se le asigna un valor que indica su nivel de urgencia para ser manejado y un tipo de automóvil: pequeño, mediano o grande. Cada uno de los transportistas de automóviles tiene un número específico de espacios con diferentes tipos que indican el tamaño máximo de un automóvil que se puede cargar en el espacio. Se formula un modelo de programación entera (IP) para el problema con el fin de maximizar el valor total cargado y minimizar el costo total de transporte dependiendo de la ruta de los transportistas. Se desarrolla un algoritmo mejorado de búsqueda adaptativa en grandes vecindarios para resolver el problema de manera eficiente, donde una heurística genera una solución inicial y una serie de operadores actualizan la solución de manera iterativa. Los resultados experimentales basados en instancias multiescala muestran que el algoritmo propuesto puede generar soluciones casi óptimas en un tiempo aceptable y supera en gran medida la resolución directa del modelo IP por CPLEX. El algoritmo puede ayudar a las empresas 3PL a tomar decisiones eficientes y económicas en las operaciones diarias.