O Museu do Templo Mayor foi inaugurado em 1987, após a recuperação de mais de sete mil objetos encontrados durante escavações arqueológicas realizadas entre 1978 e 1982. Entre os achados, vestígios da antiga cidade de Tenochtitlán, como o templo de mesmo nome e alguns prédios ao redor.
No local, os espanhóis construíram a atual Catedral Metropolitana, deixando de lado por muitos anos a memória deste importante templo pré-hispânico. Este mesmo ponto, no centro do lago, é o marco zero da construção da Cidade do México, iniciada a partir de uma rede de canais e ilhas artificiais chamados de chinampas.
As ruínas foram encontradas na década de 70, quando funcionários da companhia de energia elétrica do país encontraram por acaso as estruturas que os arqueólogos estavam em busca. Nas ruínas é possível observar os templos dedicados a Huitzilopochtli, o senhor da guerra, e Tláloc, o senhor da chuva, além de uma parede coberta com representações de crânios, uma tradição dos astecas conservadas pelos mexicanos. No museu da antiga cidade estão guardadas vasilhas de barro e utensílios astecas do período de 1329 e 1521.