Fynden tros vara en del av ett "dödskalletorn" som upptäcktes nära det gamla aztektemplet Templo Mayor för några år sedan, uppger landets nationella institutet för antropologi och historia (INAH).
Tornet, troligtvis byggt någon gång i slutet av 1400-talet, tros ha uppförts av aztekerna som en slags varning till bland andra de spanska conquistadorerna som senare erövrade aztekernas rike på 1500-talet, skriver The Guardian.
Arkeologerna tror att en del av skallarna kan ha tillhört fiender till aztekerna. Andra kan ha offrats till gudarna.
"Även om vi inte vet hur många av dessa individer som var krigare, så kanske några har varit rituella offer", säger arkeologen Raúl Barrera Rodriguez i ett uttalande.
Totalt har över 600 skallfragment hittats vid platsen. Utgrävningarna har av myndigheterna beskrivits innehålla några av de viktigaste arkeologiska fynden på många år.