La Agencia Federal de Investigación (AFI) se creó por decreto del Ejecutivo de la Unión publicado en el Diario Oficial de la Federación el 1° de noviembre de 2001. Fue creada como proyecto de Carlos Paredes Leyva, como parte de la política pública del gobierno federal de México en respuesta a la necesidad de evolucionar el esquema que había operado la antigua Policía Judicial Federal como policía reactiva, para dar paso a una policía investigadora basada en métodos y procedimientos específicos y bajo un perfil profesional que garantice eficiencia y eficacia en el combate a las estructuras delincuenciales, así como abatir la impunidad y coadyuvar para lograr una procuración de justicia pronta y expedita.^[2]​ Durante el sexenio de Vicente Fox, se convirtió en la policía ejemplar del país siguiendo estándares internacionales y con amplio reconocimiento a nivel mundial. ^[3]​

El 15 de diciembre de 2006 el presidente Felipe Calderón, como parte de la Estrategia Nacional de Combate a la Delincuencia, unificó el mando de la AFI y el de la Policía Federal Preventiva en Ardelio Vargas Fosado, conformando una sola «Policía Federal».^[4]​ Este esquema operó por cerca de dos años hasta que el Congreso de la Unión dio marcha atrás a esta iniciativa.

La AFI fue una corporación policial civil, aunque ha sido enriquecida con exmilitares; el personal recibió entrenamiento en un ambiente semi-militarizado, pero el desarrollo de las funciones es bajo el cumplimiento de las leyes civiles que marca la Constitución y los Códigos Penales mexicanos. Con la publicación de la nueva Ley Orgánica de la Procuraduría General de la República el 29 de mayo de 2009, se hace una primera referencia a la Policía Federal Ministerial como nuevo auxiliar directo del Ministerio Público de la Federación, sin embargo, en el artículo sexto transitorio del decreto se dispone la aplicación del Reglamento de la Ley Orgánica publicado en el Diario Oficial de la Federación el 25 de junio de 2003 en todo aquello que no se oponga a la nueva ley, y en el cual se contemplaba aún a la Agencia Federal de Investigación.

El veintitrés de julio de 2012 se publicó en el Diario Oficial de la Federación el Reglamento de la Ley Orgánica de la Procuraduría General de la República, donde se contemplaba formalmente la creación de la Policía Federal Ministerial, sin embargo, en el primer artículo transitorio del decreto se dio un plazo de sesenta días para su entrada en vigor, los cuales se cumplieron el veintiuno de septiembre de dos mil doce, fecha en que desaparece la Agencia Federal de Investigación para dar paso a la nueva Policía Federal Ministerial.^[5]​