Barnen hittades av en gränsvakt, sedan en grupp migranter frihetsberövats och en av dem berättat var barnen fanns.
Enligt gränsbevakningsmyndigheten hördes det äldre barnet gråta, medan spädbarnet hittades medvetslös med huvudet mot marken. Den gränsvakt som hittade barnen utförde första hjälpen på spädbarnet och båda barnen fördes senare till vård och kunde lämnas över till myndigheterna.
"I går lämnade smugglare två barn – ett spädbarn och ett småbarn – i Sonoraöknen för att dö. Det här är bara ytterligare ett exempel på hur smugglare utnyttjar migranter för pengar. Det här är grymt", säger patrullchefen John Modlin i ett uttalande.
Det är oklart om någon av de 18 som frihetsberövades är misstänkt för att ha övergett barnen.
Rättad version: I en tidigare version var ett av barnens ålder fel.