Vài ngày sau, hoàng đế Cuitláhuac cử 6 sứ giả đến Tlaxcala đề nghị hòa bình với điều kiện giao nộp Cortés và bè lũ Tây Ban Nha. Hội đồng Tlaxcala khước từ lời cầu hòa và lập liên minh chính thức với người Tây Ban Nha để chinh phục Tenochtitlan. Mặc cho sự bất bình của Xicohténcatl Axayacatzin (Xicohténcatl Trẻ), cha ông là Xicohténcatl Già và Maxicatzin ủng hộ liên minh với Cortés, nhưng với các điều khoản hậu chinh phạt như sau: Cholula được tái sáp nhập vào lãnh thổ của Tlaxcala, Tlaxcala được phép xây dựng một thành lũy ở Tenochtitlan, được hưởng một phần chiến lợi phẩm và không phải nộp cống cho những nhà cai trị Tây Ban Nha.51

Ở Tenochtitlan, Cuitláhuac đưa Atlacótzin (cháu trai của Tlacaélel) lên làm tân cihuacóatl và Cuauhtémoc lên làm teotecuhtli (đại tư tế). Liên minh Tam Quốc được tái tổ chức, Tetlepanquetzaltzin nối ngôi dòng Tlacopan và Coanácochtzin nối ngôi dòng Tetzcuco. Vào ngày 7 tháng 9 năm 1520, trong lễ tôn vinh huey tlatoani mới của kinh đô, tù binh Tây Ban Nha và số ngựa sống sót sau sự kiện La Noche Triste bị đem ra hiến tế, đầu của người và ngựa treo quanh Templo Mayor (Đại Điện). Tuy vậy, Cuitláhuac đổ bệnh và qua đời không lâu sau vào tháng 11. Rất có thể vị hoàng đế đã nhiễm phải căn bệnh đậu mùa từ đại dịch đang tàn phá dân cư bản địa châu Mỹ lúc bấy giờ.44

Cortés và binh lính Tây Ban Nha nghỉ ngơi 20 ngày ở Tlaxcala. Sau khi thỏa hiệp xong xuôi với người Tlaxcala, ông ra lệnh cho số pháo và vũ khí còn ở Veracruz được chuyển tới. Các conquistador tiếp tục công cuộc chinh phạt kéo dài 1 năm. Cuối tháng 7 năm 1520, chiến dịch ở vùng Tepeaca bắt đầu. Vào tháng 10, thợ đóng tàu Martín López cho đóng 13 chiến thuyền brigatine ở Tlaxcala, sẽ được hạ thủy ở Hồ Texcoco. Vào tháng 12, các thành bang ven hồ bắt đầu bị đánh chiếm. Giữa tháng 1 và tháng 3 năm 1521, Cortés được tiếp viện lên gấp đôi quân số. Vào ngày 30 tháng 5, sau khi đã cắt đứt kênh nước ngọt Chapultepec, trận vây hãm Tenochtitlan chính thức khơi mào. Cuối cùng, sau 2 tháng chiến đấu ác liệt, hứng chịu nạn đói khát và cơn đại dịch đậu mùa tàn phá thành phố, người Aztec chiêu hàng và hoàng đế cuối cùng, Cuauhtémoc, bị bắt vào ngày 13 tháng 8 năm 1521.52