Salah sebuah universiti paling berprestij di benua Amerik, Universiti Autonomi Kebangsaan Mexico (UNAM), terletak di Bandar Raya Mexico. Ia merupakan universiti terbesar di benua Amerika Utara yang dihadiri lebih 306,000 orang pelajar dari pelbagai bangsa dan latar belakang. Antara bekas penuntutnya termasuk tiga pemenang Hadiah Nobel, beberapa usahawan Mexico dan ramai presiden Mexico. UNAM menjalankan 50% kajian sains Mexico dan kehadirannya terasa di seluruh negara dengan kampus-kampus satelit, balai-balai cerap dan pusat-pusat penyelidikan. The National Autonomous University of Mexico ranks 195th in the Top 200 World university ranking published by The Times Higher Education Supplement in 2009.[76] The sprawling main campus of the university, known as Ciudad Universitaria, was named a World Heritage Site by the UNESCO in 2007.

Institusi pendidikan tinggi kedua terbesar ialah Institut Politeknik Negara (IPN) (yang merangkumi Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav), tempat penyelidikan tahap tinggi untuk pelbagai bidang sains dan teknologi. Antara institusi-institusi pengajian tinggi yang lain di bandaraya ini termasuk Universiti Autonomi Metropolitan (UAM), Institut Teknologi Autonomi Mexico (ITAM), Institut Teknologi dan Pendidikan Tinggi Mexico (ITESM, 3 kampus), Universiti Panamericana (UP), Universiti La Salle, Universtiti Lembah Mexico (UVM), Universiti Anáhuac, Universiti Antarabangsa Alliant, Universiti Iberoamerika, Maktab Mexico (Colmex), Universiti Autonomi Bandar Raya Mexico (UACM), Maktab Bebas Undang-Undang dan Pusat Penyelidikan dan Pendidikan Ekonomi, (CIDE).Universiti-universiti swasta yang paling berprestij di negara, termasuk Institut Teknologi Autonomi Mexico dan Universiti Panamericana mendirikan kampus utama di Bandar Raya Mexico. Selain itu, Universiti California yang berprestij juga membuka kampus “Casa de California” di kota ini.[77] The Universidad Tecnológica de México is also in Bandar Raya Mexico.