En talesman för de amerikanska myndigheterna sade att operationen hade riktat in sig på medlemmar på hög nivå i kartellen.
Talaren sade att operationen hade varit ett hårt slag mot den kriminella organisationen.
Det kommer veckor efter ledaren för Sinaloa-kartellen greps Joaquin Guzman efter sex månader på flykt.
Inuti den fruktade Sinaloa-kartellen
El Chapo Guzman och Sinaloa-kartellen
Talespersonen för den amerikanska myndigheten för invandrings- och tullfrågor (ICE) sade att de hade hjälpt mexikansk polis att rikta in sig på en Sinaloa kartellcell som opererar runt den mexikanska staden Sonoyta, längs gränsen till den amerikanska staten Arizona.
Han sade att det var ansvarigt för att importera miljontals dollar olagliga droger, inklusive cannabis, heroin, kokain och metamfetamin till USA från Mexiko under dess existens.
Operationen genomfördes i total sekretess med polisen arbetar i både Lukeville och Sonoyta, gränsar städer som är på väg till Puerto Penasco, den populära strand destinationen många amerikaner kallas Rocky Point.
Mexikanska poliser hade tillåtits in i USA för att hålla dem säkra under de operationer som de amerikanska invandringsmyndigheterna hade sagt.
Arresteringarna är det senaste slaget mot Sinaloa-kartellen, efter Guzman, även känd som El Chapo (Shorty).
Han greps för några veckor sen efter sex månader på flykt, efter sin andra flykt från ett högsäkerhetsfängelse i Mexiko.
Enligt Forbes Magazine är Guzman världens mäktigaste knarklangare.
Kartellen är ansvarig för uppskattningsvis 25% av alla illegala droger som kommer in i USA via Mexiko.
Experter på narkotikabekämpning uppskattar konservativt att kartellens årliga intäkter kan överstiga 3 miljarder dollar.
I februari stämplade Chicago honom som den första allmänna fienden. 1" sen Al Capone.
Mexikansk polis som arbetar med amerikanska myndigheter har arresterat 24 medlemmar av den mäktiga Sinaloa-narkotikakartellen i en gemensam gränsoperation.