Messi, der den Miami half, die 2023 Krone in seinen ersten Wochen mit dem Florida-Club zu gewinnen, erhöhte sein Konto in dem Wettbewerb für Major League Soccer und mexikanische Liga MX Teams auf einen Rekord von 14 Toren.
David Rodriguez gab San Luis in der vierten Minute die Führung, aber Messi glich sieben Minuten später aus.
Der venezolanische Mittelfeldspieler Telasco Segovia brachte Miami in der 26. Minute in Führung.
Messi schlug kurz vor der Halbzeit erneut zu, während der brasilianische Verteidiger Micael tief in die Nachspielzeit der ersten Halbzeit das 4:1 erzielte.
Rafa Llorente von Atletico erzielte einen Trosttreffer in der zweiten Halbzeit.
In anderen Leagues Cup-Spielen am Mittwoch gewann Dallas 2:0 gegen Queretaro und Leon siegte 1:0 gegen Nashville.