Der Verkehr in der Stadt ist vor allem in der Hauptverkehrszeit oft blockiert – teilweise bedingt durch die engen Straßen. Um den Straßenverkehr zu entlasten, wurde am 5. September 1969 der erste Streckenabschnitt der U-Bahn in Betrieb genommen.
Der Bau sorgte nur anfangs für eine Besserung der Verkehrsprobleme. Die Metro verkehrt heute auf elf Linien und einem Gesamtnetz von 201,7 Kilometern und wurde einst zu einem der größten und leistungsfähigsten U-Bahnsysteme der Welt entwickelt. Heutigen Standards kann das U-Bahnsystem jedoch nicht im Ansatz genügen. Die Nahverkehrsdichte ist in den letzten 20 Jahren nicht proportional mit der Bevölkerung gewachsen, was als Ergebnis ein vollkommen überfordertes Metronetz hervorbrachte. Nach Einbruch der Dunkelheit sollte aus Sicherheitsgründen ein alternatives Fortbewegungsmittel anvisiert werden. Einzigartig ist das System der Zuordnung von aussagekräftigen farbigen Symbolbildern zu jeder der 175 U-Bahn-Stationen, das der hohen Rate an Analphabetismus in Mexiko-Stadt Rechnung trägt. Präsentationen archäologischer Ausgrabungsfunde sind in den Bahnhöfen zu besichtigen.
Im Stadtgebiet verkehren zahlreiche große, einigermaßen saubere Busse, darunter auch moderne Elektrobusse. Auf der „Avenida Insurgentes“ verkehrt der staatlich geförderte Metrobus und auf der Lázaro Cárdenas, zwischen der Terminal del Norte und der Central del Sur, verkehren auch in beiden Richtungen Trolleybusse. Der Obusbetrieb in der Stadt wurde am 9. März 1951 eröffnet. Ein großer städtischer Busbahnhof befindet sich zwischen dem U-Bahnhof Chapultepec und dem Eingang zum Park. Von dort fahren Busse in alle Teile der Stadt.
Des Weiteren verkehren zahlreiche Peseros (Colectivos), Busse mit 30 Sitzplätzen oder VW-Busse für circa acht bis zehn Passagiere in der Stadt. Sie sind oft hellgrün mit einem weißen Dach, die Fahrziele stehen auf der Windschutzscheibe. Die Peseros besitzen zwar auch Liniennummern, doch nicht jedes Fahrzeug befährt die gesamte Route, sondern kehrt vielleicht auf halbem Wege wieder um, daher sind die Aufschriften die besten Orientierungspunkte. Peseros sind schneller und etwas teurer als die Stadtbusse, aber viel preiswerter als die zahlreichen Taxis, und lassen Passagiere an jedem Punkt ihrer festen Route ein- und aussteigen.
Wer mit einem Taxi fahren möchte, sollte dem Taxifahrer eine Adresse nennen und darauf achten, erst den Stadtbezirk (Delegacion), dann den Stadtteil (Colonia) und anschließend den Straßennamen zu nennen (mit Hinweis auf den nächsten großen Platz, Straße, Denkmal oder ähnliches), da im Bundesbezirk manche Straßennamen vierzig oder fünfzigmal vergeben wurden und selbst die Taxifahrer beim schnellen Wachsen der Stadt den Überblick verloren haben.
Die erste Pferdestraßenbahn in Mexiko-Stadt fuhr am 12. Dezember 1857 und die erste elektrische Straßenbahn am 15. Januar 1900. Das früher umfangreiche Netz wurde auf einen 18 Kilometer langen Streckenabschnitt reduziert. Die Straßenbahn Tren Ligero („leichter Zug“) fährt zwischen dem U-Bahnhof Tasquena (der südlichsten Endhaltestelle der Linie 2) durchweg über der Erde Richtung Süden bis Xochimilco. Die Bahn wird von einer anderen Gesellschaft als die Metro betrieben und darf nicht mit einem U-Bahnfahrschein benutzt werden.