Flera personer har dött i attacker, uppger sjukhuskällor enligt nyhetsbyrån AFP.
Uppgifterna om två luftangrepp kommer från vittnen i Tigray och hjälporganisationer. Etiopiens militär har ännu inte kommenterat.
Räd mot infrastruktur
Den statligt styrda nyhetsbyrån Ethiopian press agency rapporterar att stridsflyg genomfört attacker i Mekele, och att målet var ett kommunikationscenter, skriver Reuters.
Tidigare på dagen hade regeringens talesperson Legesse Tulu i Addis Abeba förnekat att flygvapnet skulle ha attackerat civila mål i Tigray.
Konflikten i Tigray, en region som tidigare hade ett visst mått av autonomi gentemot Addis Abeba, bröt ut i november i fjol. Etiopiska styrkor gick då in i provinsen efter påstådda konfrontationer.
Tigreanska folkets befrielsefront (TPLF), som då drevs på flykt, genomförde en motoffensiv och tog tillbaka makten i delar av provinsen i somras.
Blockerat förnödenheter
Sedan dess har Etiopien anklagats av bland annat FN för att medvetet blockera förnödenheter från att nå regionen, som hotats av en omfattande svältkatastrof till följd av konflikten.
Måndagens luftanfall skulle vara det första mot Mekele sedan stridigheterna i slutet av juni, men humanitära källor larmade om en mark- och luftoffensiv i Amhararegionen, som gränsar till Tigray, tidigare i oktober.
Få oberoende journalister är verksamma i regionen, och uppgifter från Tigray är därmed svåra att verifiera av oberoende källor.