Gunung berapi Popocatépetl yang hidupOleh sebab terletak di lembah dan banyak bergantung pada kereta, Bandar Raya Mexico mengalami kualiti udara yang tidak memuaskanKerajaan Bandaraya memupuk pemeliharaan kawasan hijau di Bandaraya, seperti Taman Tezozmoc.

Pada mulanya, sebahagian besar lembah ini terletak di bawah perairan Tasik Texcoco, sebuah sistem yang saling menyambungkan tasik air masin dan tawar. Bangsa Aztek membina daik untuk mengasingkan air tawar yang digunakan untuk bercucuk tanam di chinampa serta mencegah banjir berlaku kerap kali. Daik-daik tersebut musnah sewaktu Tenochtitlan diserang. Pada zaman penjajahan, orang Sepanyol kerap menyalirkan tasik untuk mencegah banjir. Kini, hanya tinggal sebahagian kecil tasik asal, yang terletak di luar Wilayah Persekutuan, di perbandaran Atenco, Negeri Mexico.

Kerajaan persekutuan dan tempatan telah melaksanakan pelbagai rancangan untuk membasmi masalah pencemaran udara, termasuk sentiasa memantau dan melaporkan keadaan alam sekitar, seperti tahap ozon dan nitrogen oksida.[43] Jika kedua-dua pencemar ini mencapai tahap kritikal, maka tindakan luar jangkaan terpaksa dilaksanakan, termasuk menutup kilang, mengubah waktu persekolahan, serta melanjutkan program sehari tanpa kereta program kepada dua hari seminggu.[43] Untuk mengawal pencemaran udara, kerajaan telah melaksanakan peningkatan teknologi perindustrian, pemeriksaan pengeluaran kenderaan yang ketat dua kali setahun, serta perumusan semula bahan api petrol dan diesel.[43] Data yang diperoleh daripada 36 balai pemantauan kualiti udara di ibu kota menunjukkan takat plumbum menurun 95% sejak tahun 1990, manakala sulfur dioksida jatuh 86%, carbon monoxide 74%, dan dan takat ozon kemuncak pula 57% sejak tahun 1991.[43] Pada tahun 1990, menurut skala pencemaran PBB yang menetapkan 100 sebagai paras maksimum sebelum masalah kesihatan teruk mulai berlaku, Bandar Raya Mexico berada pada takat 47.5, berbanding dengan 4.5 di Bandar Raya New York, dan 2.5 untuk Milan, Turin, dan Los Angeles. Pada tahun 1986, kawasan hutan bukan bandar di daerah-daerah selatan diisytiharkan sebagai Rizab Ekologi Negara oleh Presiden Miguel de la Madrid Hurtado. Kawasan-kawasan lain di Wilayah Persekutuan pula mendapat perlindungan pada tahun-tahun berikutnya.