Det är den andra bombningen på bara ett par dagar, en skarp upptrappning av den konflikt som pågått i nästan ett år mellan landets regeringsstyrkor med allierade och Tigreanska folkets befrielsefront (TPLF).
En talesperson för regeringen bekräftar attacken.
"Den riktades mot anläggningar som TPLF har gjort om för att bygga och reparera vapen", meddelar denne.
Enligt ett vittne var det ett industriområde som förstördes i attacken.
– Hela området har bränts. Vi känner inte till om människor drabbats men hela företaget har brunnit till aska, säger vittnet.
Det är andra gången denna vecka som uppgifter kommer om luftoffensiver mot staden. I måndags uppgav först vittnen att stridsflyg genomfört en flygattack i Mekele, vilket senare bekräftades av Etiopien. Den attacken var den första sedan i somras.
FN har beslutat att dra ned sin närvaro i Tigray till hälften och anklagar Etiopien för att medvetet blockera humanitär hjälp till regionen, där människor dör i brist på mat.
Regionen lider även av brist på bränsle och kontanter efter regeringens blockad, vilket har gjort livräddande insatser "extremt utmanande", enligt FN-talespersonen Saviano Abreu.
Sex miljoner människor bor i Tigray, som tidigare hade ett visst mått av autonomi. Hundratusentals människor har tvingats lämna sina hem, vilket har förvärrat krisen.