Trump sade att de inte diskuterade hans plan för att få Mexiko att betala för muren - en central planka i hans kampanj.
Men Pena Nieto twittrade senare: "Jag klargjorde att Mexiko inte skulle betala för muren."
Efter mötet flög Trump till Phoenix i Arizona för att hålla ett nyckeltal om att bekämpa olaglig invandring.
Vid deras gemensamma presskonferens i Mexico City, Pena Nieto sade mexikaner hade skadats av några av Mr Trump tidigare kommentarer men han trodde att han nu verkligen ville bygga relationer.
New York affärsman kallade mexikaner "amazing" och "spektakulära" människor, i motsats till tidigare kommentarer brännmärka mexikanska invandrare "våldtäktsmän" och "mördare".
Att tvinga Mexiko att betala för en mur har blivit ett rungande rop bland hans anhängare.
Hans demokratiska rival Hillary Clinton sa att inte ta upp det var ett tecken på feghet.
"Det visade sig att Trump inte bara kvävdes, han fick stryk i rummet och ljög om det," tweetade hon.
Mexikanerna säger till Trump: "Du är inte välkommen!"
Donald Trumps spanske väljare "domedagen"
Jag Gustan Los Tacos!': En spansk frasbok för Trump besök
Republikanen har sett sina opinionssiffror halka sedan partikonventionerna förra månaden.
Både nationellt och i nyckelstater spårar han Hillary Clinton, som åtnjuter särskilt starkt stöd bland minoriteter.
Donald Trump har kallat Mexiko en fiende till USA, men på onsdag sa han mexikanska President Enrique Pena Nieto var hans vän.
Denna kontrast illustrerar hur annorlunda Diplomatisk Donald var från brandmärket kandidat som rev igenom republikanska primaries genom att prygla hans motståndare för att vara mjuk på olaglig invandring och gränssäkerhet.
Om målet för Mr Trumps besök i Mexico City var att representera sin nation på världsscenen utan den typ av förlägenhet eller kontrovers som Hillary Clinton varnar skulle vara säker om han väljs, då hans sista minuten resa var en framgång.
Men hans överraskande utseende söder om gränsen kan komma med ett pris. Det kommer sannolikt att göra det svårare för honom att backa från invandringspolitik som är impopulär bland måttliga väljare.
Kanske mer river för Mr Trump diehard anhängare är att han hade chansen att konfrontera den mexikanska ledaren och i stället talade om att skydda "hemispheric tillverkning" och undvek frågan om vem som skulle betala för gränsmuren.
Diplomatiska Donald kanske inte är den kandidat de trodde att de skulle få.
Trump sa att hans ord till Pena Nieto hade varit starka och rättframma.
Han försökte lägga bakom sig sina tidigare kommentarer om mexikaner genom att säga att de i USA hade gjort ett "stort bidrag".
"Jag har en fantastisk känsla för mexikaner. De är fantastiska människor, sa han.
Trump sade att han hade anställt många mexikaner och att de var "åskådare med starka värderingar av tro och gemenskap".
Han fortsatte med att lista fem punkter som han hade redogjort för i sina samtal:
Trump sade: "Vi erkänner och respekterar endera landets rätt att bygga en fysisk barriär eller mur på någon av sina gränser." Men han sa att det inte fanns någon diskussion om vem som skulle betala för muren.
Han hade tidigare hotat att stoppa pengar som intjänats av mexikaner baserade i USA skickas hem tills landet betalade för att det skulle byggas.
Trump avslutade med att säga att han hedrades av Mr Pena Nietos inbjudan att besöka, och tillade: "Jag kallar dig en vän."
Penta Nieto accepterade att det fanns gränsutmaningar, men påpekade det enorma bidrag som mexikanerna har lämnat till USA och att "sex miljoner arbetstillfällen är beroende av export till Mexiko".
Han sade: " Min prioritet är att skydda mexikaner var de än befinner sig. Mexikanerna i USA är ärliga människor, hårt arbetande människor som respekterar sina familjer, sitt samhälle och lagen. De förtjänar allas respekt."
Pena Nieto har bjudit in båda de amerikanska kandidaterna till besök, men har fått kritik på hemmaplan över Trump.
Före detta president Vicente Fox sa tidigare till CNN: "Vi gillar honom inte. Vi vill inte ha honom. Vi avvisar hans besök."
Före detta presidentfrun Margarita Zavala twittrade: "Vi mexikaner har värdighet, och vi avvisar ert hattal."
Minst två demonstrationer har planerats i Mexico City.
Mexikanerna säger till Donald Trump: "Du är inte välkommen"
Vad Trump har sagt om Mexiko
"De för med sig droger, de för med sig brott, de är våldtäktsmän" - maj 2015
Mexiko är "dra av USA mer än nästan någon annan nation" - Februari 2015
"Mexiko fortsätter att göra miljarder på inte bara våra dåliga handelsavtal men också är starkt beroende av miljarder dollar i penningförsändelser från illegala invandrare i USA" - från hans invandringsplan
...och vad Mexiko har sagt om Trump
President Pena Nieto uttalade sig mot Trumps "starka retorik" i mars och tillade: "Det var så Mussolini kom in, det var så Hitler kom in, de utnyttjade en situation, ett problem kanske, som mänskligheten gick igenom vid den tidpunkten, efter en ekonomisk kris."
Hans föregångare Felipe Calderon insisterade: "Mexikanska människor, vi kommer inte att betala någon enda cent för en sådan dum vägg."
Efter att Mr Trump lovat att återta alla penningförsändelser som härrör från olagliga löner, Mr Calderons föregångare Vicente Fox, sade BBC: "Kommer Trump att stjäla pengarna? Hur kan någon människa tänka så? Det är otroligt."
Den republikanska kandidaten Donald Trump har försvarat sitt krav på en mur på den mexikanska gränsen, under sitt besök för att träffa president Enrique Pena Nieto.