Según la tradición, el Templo Mayor fue construido justo en el sitio donde los peregrinos de Aztlán encontraron el sagrado nopal que crecía en una piedra, y sobre el cual posaba un águila con las alas extendidas al sol, devorando una serpiente. Este primer basamento dedicado a Huitzilopochtli, aunque humilde porque fue construido con lodo y madera, marcó el principio de lo que con el tiempo sería uno de los edificios ceremoniales más famosos de su época. Uno a uno los gobernantes de México-Tenochtitlan dejaron como testimonio de su devoción una nueva etapa constructiva sobre aquella pirámide, y si bien las obras sólo consistían en adosarle taludes y renovar escalinatas, el pueblo podía constatar el poder de su gobernante en turno y el engrandecimiento de su dios tribal, el victorioso dios-sol de la guerra.
Los mexicas no podían olvidarse de los demás dioses, pues todos ellos propiciaban la existencia armónica del universo, equilibrando las fuerzas de la naturaleza, produciendo el viento y la lluvia y haciendo crecer las plantas que alimentaban a los hombres. Así, una de las deidades principales, que alcanzó una jerarquía similar a la de Huitzilopochtli, fue Tláloc, el antiguo dios de la lluvia y patrono de los agricultores; por ello, y con el transcurrir del tiempo, aquel sagrado edificio, hogar de Huitzilopochtli, tuvo la forma de una pirámide doble, la cual sustentaba en su cúspide dos habitaciones que funcionaban como los adoratorios máximos de ambas deidades.
Las más recientes investigaciones arqueológicas llevadas a cabo en las ruinas del edificio muestran por lo menos siete etapas constructivas, de las cuales sobresale aquella que se realizó durante el gobierno de Huitzilopochtli, segundo tlatoani de Tenochtitlan; de esa etapa se conservan los muros de los adoratorios, el téchcatl o piedra sagrada de los sacrificios y una escultura del Chac-Mool. Destaca también la etapa constructiva ejecutada durante el gobierno de Izcóatl, de la que se descubrieron, sobre la escalinata que conducía al adoratorio de Huitzilopochtli, varias esculturas de portaestandartes que, a manera de guerreros divinos, defendían el ascenso al templo de la suprema deidad.
El hallazgo más notable fue el de la diosa Coyolxauhqui, que proviene de la etapa correspondiente al gobierno de Axayácatl, quien ocupó el solido supremo de Tenochtitlan entre 1469 y 1480.
Los conquistadores españoles sólo conocieron la última etapa constructiva del Templo Mayor, efectuada durante el reinado de Moctezuma Xocoyotzin, y se admiraron de la majestuosidad y gran altura que poseía ya el sagrado edificio. Su fachada se orientaba hacia el poniente, por lo que en ese lado de la pirámide se hallaba la doble escalinata enmarcada por cabezas de serpiente en actitud amenazante. En la parte superior de las alfardas se ubicaban los braceros, donde ininterrumpidamente debía permanecer encendido el fuego sagrado.
Sólo los sacerdotes y las víctimas del sacrificio podían ascender por aquellas escalinatas y llegar a la cúspide del templo, desde donde se podía contemplar la ciudad-islote en todo su esplendor.
En la entrada de los adoratorios del Templo Mayor había unas vigorosas esculturas de hombres en posición sedente, cuya misión era sostener los estandartes y las banderolas hechas de papel amate que evocaban el poder de los números patrones. Ya en el interior de las sacras habitaciones, protegidas de la luz por unas piezas de tela a manera de cortinas, se encontraban las imágenes de las deidades.
La escultura de Huitzilopochtli se modelaba con semillas de amaranto, y en su interior se colocaban unas bolsas que contenían jades, huesos y amuletos que le daban vida a la imagen. Para amalgamar las semillas de amaranto, éstas se mezclaban con miel y sangre humana. El proceso de confección de la figura, llevado a cabo anualmente, concluía con su vestido y ornamentación mediante tocados de plumas y textiles muy elaborados, y con la colocación de una máscara y un colgante de oro que daban su identidad a la efigie del dios solar. Precisamente, durante las fiestas del mes indígena de Panquetzaliztli, dedicado al ceremonial de Huitzilopochtli, el clímax de la fiesta consistía en la repartición del cuerpo de amaranto, miel y sangre entre todo el pueblo; su ingestión representaba la comunión con la deidad y estrechaba el vínculo entre el hombre y sus creadores.
Dado que el panteón indígena era muy amplio, poco a poco el espacio sagrado alrededor de la pirámide doble se fue poblando con numerosos edificios que sirvieron de aposento a dichas deidades.
A principios del siglo XVI el recinto sagrado abarcaba una gran extensión de aproximadamente 400 metros por lado, y para separarlo de la zona habitacional, según lo han constatado los arqueólogos, se construyeron largas plataformas con múltiples escalinatas ubicadas armónicamente. El recinto contaba con tres accesos mayores, a manera de entradas, en sus lados norte, oeste y sur; de ellos salían las principales calzadas que conectaban a la ciudad con tierra firme.
En las crónicas antiguas se relata la visita al recinto sagrado de México-Tenochtitlan, por invitación misma del tlatoani tenochca, un señor del pueblo enemigo de Huexotzinco, acompañado de sus parientes más cercanos. Para poder ingresar al recinto este personaje tuvo que conducirse de manera sigilosa, vistiendo un disfraz que lo confundía entre los miembros de la nobleza mexicana, el visitante pudo admirar por primera vez aquel espectacular centro del que en su lejano pueblo sólo escuchara múltiples y asombrosas narraciones. Después de ingresar por la entrada sur, los visitantes debieron ver a lo lejos la pirámide de Tláloc y Huitzilopochtli, mientras que su gignatario se detenía unos instantes frente al templo piramidal dedicado a Tezcatlipoca, la temible deidad guerrera, donde al pie de su escalinata se ubicaba un monumento de forma cilíndrica, mandado tallar en tiempos de Moctezuma Ilhuicamina, en cuya superficie se llevarían a efecto, más tarde, una serie de combates cuerpo a cuerpo entre los prisioneros enemigos y los guerreros mexicas, evento al cual había sido invitado. En esos combates los guerreros mexicas encaminaban a los primeros hacia su muerte, atemorizando los corazones de espectadores y visitantes.
En los lados norte y sur del Templo Mayor los arqueólogos han encontrado evidencias de conjuntos palaciegos decorados con la representación de procesiones de guerreros y otros elemntos de tradición tolteca; se trata, por un lado, del llamado Palacio de los Guerreros Águila, y por otro, de un conjunto aún no identificado que probablemente se trate del Palacio de los Guerreros Jaguar.
Formando una especie de entrecalle, al frente del conjunto mencionado se ubicaron cuatro basamentos de dimensiones semejantes dedicados al culto de los dioses de la agricultura y la fertilidad. Un lugar prominente en la sección central del recinto lo ocupaba el edificio consagrado al culto del dios del viento, Ehécatl-Quetzalcóatl, la ancestral deidad de carácter civilizador que con su propia sangre y con los huesos de las generaciones antiguas había creado a los hombres. Para el tiempo de los mexicas, esta divinidad representaba al viento que atraía las lluvias y producía anualmente el ciclo de la agricultura, de ahí que la pirámide consagrada a su culto, conocida como la “casa del viento” y orientada hacia el este, tuviera una forma peculiar: su fachada era de planta rectangular, mientras que su parte posterior, de planta circular, servía para sustentar un templo de forma cilíndrica cubierto por un techo de paja a manera de un gran cono.
La decoración de este templo consistía en la figura de una serpiente emplumada, cuyas fauces abiertas constituían el acceso mismo a su adoratorio.
En el espacio que hoy ocupa la Catedral Metropolitana, en la esquina suroeste del recinto, se ubicaban algunos basamentos piramidales de diversos tamaños, destacando por su importancia aquel donde se rendían culto al Sol naciente, el edificio estaba decorado con grandes representaciones de chalchihuites o jades que simbolizaban el preciosismo del astro y su misión de iluminar los cuatro rumbos del universo, por esa razón su fachada miraba también hacia el oriente.
El señor de Huexotzingo se estremeció al contemplar, muy cerca del templo del Sol naciente, el Huey Tzompantli, la sobrecogedora construcción ritual conformada por cientos de cráneos humanos despellejados y ensartados en pértigas de madera, mudos testigos de ofrendas dedicadas a Huitzilopochtli. Sin lugar a dudas, Moctezuma se deleitó observando los rostros de sus invitados, particularmente de aquellos que procedían de los señoríos rivales, quienes advertían ese trágico destino para todo aquel que rompiese las buenas relaciones con México-Tenochtitlan. Un lugar especial en el recinto sagrado lo ocupaba la cancha del juego de pelota, el Huey Tlachco, situado frente a la entrada poniente; ahí se practicaba este deslumbrante deporte ritual donde se presagiaba el movimiento del Sol por el firmamento. El edificio consistía en un patio con dos cabezales y un pasillo central, cuya planta se asemejaba a la letra “I”. A los lados norte y sur del patio estaban los taludes, con sus respectivos anillos de piedra por donde tenía que pasar la pelota.
Durante la celebración del juego, los jugadores, que adquirían un carácter astral, golpeaban el esférico con las caderas. El propósito de esta popular práctica, a la que frecuentemente asistía el tlatoani junto con la nobleza y en ocasiones el pueblo, consistía en recrear el movimiento del sol, simbolizado en la pelota, por el firmamento. Cuando ocurría un movimiento contrario, el juego se detenía y se decapitaba a un jugador, con lo cual se evitaba la inminente destrucción del universo.
Con el paso del tiempo este deslumbrante conjunto arquitectónico-ceremonial sufrió el terrible destino al que los propios mexicas habían condenado a muchas de las capitales indígenas: fue destruido a sangre y fuego por los conquistadores españoles. Después de la total rendición de la capital tenochca ocurrida el 13 de agosto de 1521, Cortés ordenó la demolición de lo poco que aún se mantenía en pie, para construir sobre las ruinas los cimientos de la capital de la futura Nueva España.