Trường đại học cổ thứ nhì của Châu Mỹ, Đại học Quốc gia Tự trị Mexico (UNAM) nằm tại Thành phố Mexico. Đây là đại học lớn nhất toàn lục địa với 305.969 sinh viên đang theo học. Ba người từng được trao giải Nobel, một số doanh nhân hàng đầu Mexico và hầu hết các tổng thống Mexico ngày nay đều từng là sinh viên cũ của trường. UNAM xếp thứ 45 trong số 200 Trường Đại học Thế giới[52] và là trường đại học nói tiếng Tây Ban Nha có thứ hạng cao nhất. Một khu các trường đại học, được gọi là Ciudad Universtaria (Thành phố đại học), đã được UNESCO công nhận là Di sản Thế giới năm 2007.

Học viện giáo dục bậc cao lớn thứ nhì là Học viện Bách khoa Quốc gia (IPN), các cơ sở giáo dục bậc cao khác trong thành phố là Đại học Tự trị Thủ đô (UAM), ITAM, ITESM (3 khu), Universidad Panamerica (Đại học Liên Mỹ) (UP), Universidad Anáhuac, Đại học Quốc tế Liên minh (AIU), Universidad Iberoamerica, El Colegio de Mexico (Colmex), Escuela Libre de Derecho và Centro de Investigación y Docencia Económica, (CIDE).