Lionel Portillo-Meza erkände sig inte skyldig till Brian Terrys död i en domstol i Arizona på onsdag.
Vapen som hittades på platsen för hans död var kopplade till en amerikansk anti-gun-running-plan som hette Fast and Furious.
Enligt programmet tillät USA brottslingar att köpa vapen för att spåra dem till stora vapenhandlare.
Men amerikanska agenter tappade bort 1400 av vapnen, inklusive de som troddes ha dödat Terry.
I en rapport från den amerikanska justitiedepartementet har 14 personer nämnts för eventuella disciplinära åtgärder för sina roller i programmet.
Portillo-Meza greps i Mexiko 2012.  Han flögs till USA på tisdag.
Han har åtalats för mord, misshandel och andra anklagelser.
"Denna utveckling för oss ett steg närmare att uppnå rättvisa för en älskad agent som betalade det högsta priset för att skydda detta land," sade US Advokat för södra Kalifornien Laura Duffy.
"Även om det inte finns något som kan göras för att få hem agent Terry igen, hoppas vi att den här nyheten kommer att ge lite tröst."
En annan man, Manuel Osorio-Arellanes, dömdes till 30 års fängelse i februari för mordet 2010, vilket inträffade som Osorio-Arellanes och hans gäng i en eldstrid med amerikanska gränsagenter på Arizona.
Den amerikanska justitiedepartementet meddelade en $ 1m (589.000) belöning under 2012 för information som leder till gripandet av Portillo-Meza, och tre andra.
Två av männen förblir rymlingar, medan den tredje väntar i mexikanskt förvar på utlämning.
Robert Heyer, Terrys kusin och familjens talesman, sa att de var "tack för att mexikanska myndigheter har fortsatt att arbeta med oss".
"Familjen har blivit riktigt bra på att inte ha höga förväntningar och veta att saker och ting kommer att ta mycket tid," Mr Heyer sade.
"De har blivit mycket tålmodiga under de senaste tre plus åren. Så vi firar inte så mycket."
Portillo-Meza erkände sig inte skyldig till mord av första graden, mord av andra graden och andra anklagelser.
En annan misstänkt som efterlysts för en amerikansk gränstjänstemans död har utlämnats till USA, i ett fall kopplat till ett misslyckat vapendrag.