Ferrari föraren straffas 10 sekunder för att röra sig medan i bromszonen samtidigt försvara från Red Bull Daniel Ricciardo sent i loppet.
Den 29-årige hade också två straffpoäng läggs till hans racing licens.
Vettel hade befordrats till tredje efter att Ricciardos lagkamrat Max Verstappen straffats för att ha klippt ett hörn.
Fyra-tidens mästare Vettel hade antytt efter loppet att han insåg att det kan finnas ett problem med hans försvar mot Ricciardo.
"Jag vill titta på det igen; han [Ricciardo] sa åt mig att göra det. Jag kämpar hårt och ska ge honom tillräckligt med plats, sa Vettel.
"Jag vet att Daniel ibland är optimistisk när det gäller en lucka. Jag visste att han skulle gå för det oavsett kostnaden. Jag försökte försvara, vi tog kontakt. Det är inte idealiskt. Det är därför jag vill titta på det igen.
"Om det var något, ska jag prata med honom. Innan dess bromsade Max mig in i de två första hörnen. Jag var mycket upprörd över det faktum att Max höll mig uppe och inte rörde sig och fick mig att stöta på Daniel."
Ricciardo sade innan han fick reda på straffet: " Han förtjänar inte att vara där uppe. Jag trodde att jag hade all rätt att vara där, men han stängde dörren under bromsning. Jag var frustrerad över det."
Regeln Vettel bröts infördes bara specifikt vid förra veckans US Grand Prix.
Mediauppspelning stöds inte på den här enheten
Det var en regelklarering utfärdad av race regissör Charlie Whiting i en specifik fråga som har orsakat kontrovers i år eftersom många förare ansåg att Verstappen hade brutit mot sin gentlemans avtal att inte röra sig under bromsning.
Ironiskt nog var Vettel en av de främsta kritikerna av Verstappens körning.
I det nya klargörandet sägs det: " Varje ändring av riktning under bromsning som leder till att en annan förare måste vidta undanmanöver kommer att betraktas som onormal och därmed potentiellt farlig för andra förare. Alla sådana rörelser kommer att rapporteras till förvaltarna."
Prenumerera på BBC Sport nyhetsbrev för att få vårt tips på nyheter, funktioner och video skickas till din inkorg.
Sebastian Vettel förlorade tredje plats i Mexikanska Grand Prix efter att ha blivit den första föraren som straffas enligt en ny farlig körregel.