Из Таско Гумбольдт направился в столицу страны — город Мехико, который поразил его роскошью церквей и дворцов. Вице-король Мексики прислал ему приветственное письмо; все архивы, музеи, библиотеки столицы открыли для него свои научные Сокровища. В распоряжение путешественников был отведен целый дом, расположенный в центре города недалеко от Национальной библиотеки. В настоящее время на этом доме можно видеть мемориальную доску, а у здания библиотеки мраморный памятник Гумбольдту. Город Мехико стал штаб-квартирой научной работы Гумбольдта и Бонплана.
В столице Гумбольдт посетил университет, музеи, читал лекции в горнорудной школе о своих геологических исследованиях. В этих лекциях он впервые познакомил слушателей со своими взглядами на линейное распространение вулканов по земной поверхности вдоль трещин. В Андах и в Мексике Гумбольдт нашел убедительные доказательства линейного расположения вулканов.
Гумбольдт изложил также свою систему последовательности напластований горных пород в различных районах земного шара, основанную на различиях их минералогического состава. Эти идеи Гумбольдта подготовили создание новой ветви геологической науки — стратиграфии. В городе Мехико Гумбольдт подготовил к изданию «Геологический атлас Америки».
На основе астрономических наблюдений Гумбольдт составил карту района Мехико и приступил к созданию географической карты всей страны, на которой он хотел поместить также экономические и этнографические данные.
Целыми днями он ходил по окрестностям города Мехико, изучая древние памятники культуры этой страны. Большая часть культурных ценностей коренных обитателей Мексики — ацтеков была уничтожена завоевателями и католическими монахами; все же кое-что сохранилось от этого варварского уничтожения. Его поразили огромные пирамиды, которые сооружали ацтеки до испанских завоеваний. Гумбольдт скупал древние рукописи ацтеков, делал зарисовки древних скульптур и каменных календарей; правители Мексики и монахи запрещали ему производить археологические раскопки.
Для дальнейшего путешествия Гумбольдту дали местного проводника. «Не может быть, чтобы он был большим ученым, — говорил проводник о Гумбольдте, — потому что он спрашивал все время о простых вещах, которые знает всякий ребенок. Каждую минуту он спрашивал о названиях деревень и ручьев, известных каждому, и из-за плохой памяти вынужден был все записывать. Как ребенок, он запихивал себе в карманы разные камушки и собирал цветочки».
