El calendario de los aztecas derivaba de calendarios anteriores del Valle de México y era básicamente similar al de los mayas. El ciclo ritual de días se llamaba tonalpohualli y estaba formado, al igual que el Tzolkin maya, por la concurrencia de un ciclo de numerales del 1 al 13 con un ciclo de 20 nombres de días, muchos de ellos similares a los nombres de días de los mayas. El tonalpohualli podía dividirse en cuatro o cinco partes iguales, cada una de ellas asignada a un cuarto del mundo y a un color, e incluyendo el centro del mundo si las partes eran cinco. Para los aztecas, el periodo de 13 días definido por los números del día era de importancia primordial, y cada uno de los 20 periodos estaba bajo el patrocinio de una deidad específica. Una lista similar de 20 deidades estaba asociada con nombres de días individuales y, además, había una lista de 13 deidades designadas como Señores del Día, cada una acompañada por una criatura voladora, y una lista de nueve deidades conocidas como Señores de la Noche. Las listas de deidades varían un poco en las distintas fuentes. Probablemente fueron utilizadas para determinar el destino de los días por los tonalpouhque, que eran sacerdotes entrenados en la adivinación calendárica. Estos sacerdotes eran consultados sobre los días de la suerte cada vez que se emprendía una empresa importante o cuando nacía un niño. Los niños a menudo recibían el nombre del día de su nacimiento; y los dioses tribales, que eran héroes legendarios del pasado, también llevaban nombres calendáricos.

El año azteca de 365 días también era similar al año de los mayas, aunque probablemente no estaba sincronizado con él. Tenía 18 meses con nombre de 20 días cada uno y cinco días adicionales, llamados nemontemi, que se consideraban de muy mala suerte. Aunque algunos historiadores coloniales mencionan el uso de días intercalares, en los anales aztecas no hay indicación de una corrección en la duración del año. Los años recibían el nombre de días que caían a intervalos de 365 días, y la mayoría de los estudiosos creen que estos días ocupaban una posición fija en el año, aunque parece haber cierto desacuerdo en cuanto a si esta posición era el primer día, el último día del primer mes o el último día del último mes. Como 20 y 365 son divisibles por cinco, sólo cuatro nombres de días -Acatl (Caña), Tecpatl (Pedernal), Calli (Casa) y Tochtli (Conejo)- figuran en los nombres de los 52 años que forman un ciclo con el tonalpohualli. El ciclo comienza con un año 2 Caña y termina con un año 1 Conejo, que se consideraba un año peligroso y de mal augurio. Al final de dicho ciclo, se desechaban todos los utensilios domésticos y los ídolos y se sustituían por otros nuevos, se renovaban los templos y se ofrecían sacrificios humanos al Sol a medianoche en la cima de una montaña mientras la gente esperaba un nuevo amanecer.

El año servía para fijar la época de los festivales, que tenían lugar al final de cada mes. El año nuevo se celebraba haciendo un nuevo fuego, y cada cuatro años se celebraba una ceremonia más elaborada, cuando el ciclo había recorrido los cuatro nombres de los días. Cada ocho años se celebraba la coincidencia del año con el período de 584 días del planeta Venus, y dos ciclos de 52 años formaban «Una Edad Antigua», cuando el ciclo del día, el año y el período de Venus se juntaban. Todos estos periodos fueron anotados también por los mayas.

En lo que más se diferenciaban los aztecas de los mayas era en su sistema numérico más primitivo y en su forma menos precisa de registrar las fechas. Normalmente, sólo anotaban el día en que ocurría un evento y el nombre del año en curso. Esto es ambiguo, ya que el mismo día, designado de la manera mencionada anteriormente, puede ocurrir dos veces en un año. Además, los años con el mismo nombre se repiten a intervalos de 52 años, y los anales coloniales españoles a menudo discrepan en cuanto a la duración del tiempo entre dos acontecimientos. Otras discrepancias en los registros sólo se explican en parte por el hecho de que diferentes pueblos comenzaban su año con meses distintos. La correlación más aceptada del calendario de Tenochtitlán con el calendario juliano cristiano se basa en la entrada del conquistador español Hernán Cortés en esa ciudad el 8 de noviembre de 1519 y en la rendición de Cuauhtémoc el 13 de agosto de 1521. Según esta correlación, la primera fecha fue un día 8 Viento, el noveno día del mes Quecholli, en un año 1 Caña, el año 13 de un ciclo.

Los mexicanos, como todos los demás mesoamericanos, creían en la destrucción y recreación periódica del mundo. La «Piedra del Calendario» del Museo Nacional de Antropología de la Ciudad de México representa en su panel central la fecha 4 Ollin (movimiento), en la que preveían que su mundo actual sería destruido por un terremoto, y dentro de ella las fechas de holocaustos anteriores: 4 Tigre, 4 Viento, 4 Lluvia y 4 Agua.