В 1884—1886 гг. на участке, где Дорога мёртвых с западной стороны подходит к площади пирамиды Луны, Леопольдо Батрес провёл раскопки руин здания и обнаружил неплохо сохранившиеся фрески. С тех пор данное строение стало именоваться «Домом фресок» (также оно известно как «Храм земледелия», поскольку, по предположению Батреса, на одной ныне утерянной из-за воздействия климата фреске было запечатлено подношение сельскохозяйственной продукции неким божествам). Также в 1884 году обнаруживают следы фресок в Теопанкаско — находку совершил тогдашний владелец данного участка земли, сообщивший о ней властям. Позже Батрес провёл первые раскопки южной части Теопанкаско — он обнажил ряд комнат, часть центрального двора и восточный храм.
Вид с вершины пирамиды Луны, Теотиуакан. Хосе Мария Веласко, 1878 год
Французский исследователь Дезире Шарне также побывал в Теотиуакане и в 1885 году обследовал холм в центре города возле Дороги мёртвых, где обнаружил древние постройки, а также захоронения с масками, статуэтками, обсидиановыми ножами и другими артефактами. Еще раньше, в 1880 году, он запечатлел пирамиды Теотиуакана и монумент Великой богини на фотокамеру.
В 1897 году небольшой участок вдоль Дороги мёртвых у северной стороны пирамиды Солнца обследовал Антонио Гарсия Кубас. Им были найдены интересные предметы, но до наших дней они не дошли. Гарсия также обнаружил некоторые фрески в жилом компаунде Теопанкаско. Приблизительно тогда же Уильям Генри Холмс написал монографию, содержащую упоминание и о Теотиуакане. В ней он пишет, что там действительно находился город с жилыми кварталами, а не простое церемониальное место.
Масштабные исследования в Теотиуакане начались на заре XX века. В 1905—1910 гг. Леопольдо Батрес осуществил раскопки пирамиды Солнца, которая с течением времени настолько разрушилась, что потеряла контур и фактически превратилась в холм, хотя изначально была облицована каменными плитами. На глубине 4—6 м он якобы обнаружил вторую «обшивку» из камней и адобы, до которой и были проведены раскопки. Однако, вскоре из-за дождей верхний слой скрепленных глиной камней начал быстро разрушаться, и тогда Батрес решил зацементировать соединённые между собой камни. Как результат, теперешняя пирамида Солнца, на которую ежегодно взбираются десятки и даже сотни тысяч туристов, представляет собой совокупность древних материалов с современным новоделом. Такие методы реставрации в современной науке, конечно же, неприемлемы. Также Л. Батреса критикуют за то, что теперь нет никакой возможности понять, располагался ли на вершине пирамиды храм (предполагается, что да). По мнению некоторых исследователей, самый маленький из ярусов сооружения является плодом воображения мексиканского археолога — вероятно, он принял за ярус дренажную систему. Зарисовка Уильяма Г. Холмса 1895 года подтверждает эти сомнения. К тому же Батрес, к сожалению, оставил мало информации о своих находках. Впрочем, справедливости ради следует отметить, что его археологические методы мало отличались от применявшихся в то время в других местах.
Расчистка угла пирамиды Солнца, около 1908 г. (Фото: Ч. Б. Вейт. Библиотека Конгресса США / www.loc.gov/item/2006686976)
13 сентября 1910 года после серии раскопок и реставрационных работ археологический парк Теотиуакан был открыт для посещений. Событие приурочили к юбилейной дате — 16 сентября исполнялось ровно 100 лет со дня начала войны за независимость Мексики.
В начале 1910-х гг. к тогдашнему директору Кунсткамеры Василию Васильевичу Радлову обратился американский антрополог Франц Боас с предложением Императорской Академии Наук (России) поучаствовать в Международной школе американской археологии и этнологии в Мехико. Академия Наук ответила согласием и выделила на проект денежные средства, после чего была сформирована коллекция предметов древности из долины Мехико для отправки в Россию (№5481 по маркировке МАЭ РАН). Предметы происходили с раскопок в Аскапоцалько, многие из них, как впоследствии выяснилось, относятся к культуре Теотиуакана. Сама же коллекция оказалась в Санкт-Петербурге в Музее антропологии и этнографии им. Петра Великого РАН (Кунсткамере) лишь в 1936 году.