Bola sepak ialah sukan yang paling popular dan mendapat liputan TV paling meluas di Mexico. Antara tempat-tempat perlawanan bola sepak di Bandar Raya Mexico termasuklah Stadium Aztek, pangkalan pasukan bola sepak kebangsaan Mexico dan kelab América, yang mampu memuatkan 140,000 peminat, Stadium Olimpik di Ciudad Universitaria, pangkalan UNA.M., yang boleh diduduki 63,000 pengunjung. Estadio Azul, yang boleh menampung 35,000 orang terletak di Pusat Dagangan Dunia di kejiranan Nochebuena, sebagai pangkalan Cruz Azul. Ketiga-tiga pasukan ini bertapak di Bandar Raya Mexico dan beraksi di (Divisi Pertama).

Negara ini pernah menjadi tuan rumah Piala Dunia FIFA pada tahun 1970 dan 1986, maka Stadium Aztek ialah satu-satunya Stadium yang menganjurkan dua kali perlawanan akhir dalam sejarah Piala Dunia.

Bandar Raya Mexico merupakan bandaraya Amerika Latin pertama yang menjadi tuan rumah Sukan Olimpik, iaitu Sukan Olimpik pada tahun 1968, setelah mengatasi bidaan Buenos Aires, Lyon dan Detroit. Ia juga pernah menjadi tuan rumah Sukan Pan Amerika pada tahun 1955 dan 1975.

Autódromo Hermanos Rodríguez dekat Foro Sol pernah menganjurkan Grand Prix Mexico Formula 1 pada tahun 1962 hingga 1970, dan 1986 hingga 1992, the track hosted the Formula 1 Mexican Grand Prix.