Les fouilles archéologiques menées dans la partie orientale du site depuis sa découverte dans les années 1970, une zone connue sous le nom de Cacaxtla, révèlent l'une des sociétés les plus importantes de Mésoamérique à l'époque épiclassique (650-900 apr. J.-C.). Après la chute de Teotihuacan et de Cholula, elle a établi une hégémonie politique, militaire et économique sur une grande partie de la vallée de Puebla-Tlaxcala, établissant des relations commerciales à longue distance avec des régions lointaines comme la côte du Golfe et le bassin du Mexique. Parmi ses vestiges, on distingue le Grand Basamento, un vaste complexe architectural de structures superposées et accolées présentant des peintures murales sophistiquées, uniques en leur genre, dans le Temple de Vénus, le Temple Rouge, la Peinture murale de la Bataille et le Portique A. Afin de protéger ces précieuses peintures, une vaste toiture d'environ 10 000 m² a été posée dans les années 1980 sur la partie médullaire du Grand Basamento.

Le centre historique de Tlaxcala est la zone de monuments historiques de la ville de Tlaxcala déclarée par l'Institut national d'anthropologie et d'histoire comme patrimoine bâti de la nation.

Le Palais du Gouvernement de l'État de Tlaxcala fut construit en 1545 ; il abritait la résidence de Luis de Moscoso, corrégidor de la province de Tlaxcala. Le bâtiment d'origine, considéré comme un exemple de style mudéjar portugais, subit d'importants dommages lors du tremblement de terre de 1711 et dut être reconstruit. À l'intérieur, le rez-de-chaussée présente des arcs réduits, sur des colonnes en pierre sculptée ; les murs de l'arcade et de l'escalier sont recouverts de fresques du peintre tlaxcaltecan Desiderio Hernández Xochitiotzin, qui représentent des scènes fondamentales de l'histoire de Tlaxcala.

Ce joyau, construit entre les XVIIe et XVIIIe siècles, est situé au sommet d'une colline. C'est l'un des plus beaux exemples du baroque de Puebla-Tlaxcala.