En kraftigt beväpnad grupp gärningsmän angrep polischefens bil i stadsdelen Lomas de Chaoultepec klockan halv sju på fredagsmorgonen lokal tid. Gruppen blockerade först vägen med en lastbil för att sedan öppna eld.
Minst tre personer dödades, enligt Mexico Citys borgmästare Claudia Sheinbaum. Två av dödsoffren var livvakter, ett tredje offer var en kvinna som körde förbi platsen.
Mexico Citys borgmästare Claudia Sheinbaum twittrar att polischefen satts i säkerhet, men att flera personer dödats och andra gripits i samband med attacken.
Harfuch själv twittrade senare från sjukhussängen och pekade då ut kartellen Jaliscos nya generation (CJNG) som ansvarig för dådet. "Två av mina kollegor och vänner förlorade sina liv. Jag har tre skottskador och mycket splitter i kroppen, skrev polischefen.
Boende i det välbärgade området Lomas de Chapultepec, som sällan drabbas av den drogrelaterade våldsbrottslighet som länge plågat Mexiko, vittnar om intensiv skottlossning under flera minuter.
Tolv personer har enligt myndigheter gripits efter attacken, men det är okänt om de deltog i attacken.
Mexikos minister för säkerhet, Alfonso Durazo, säger till AFP att sex kriminella organisationer för närvarande är aktiva i storstaden Mexico City och dess omnejd.