Bản đồ cổ nhất thế giới mà đến nay còn biết có từ thiên niên kỷ 5 TCN [cần dẫn nguồn]. Những bản đồ cổ nhất làm nổi bật các quan hệ địa hình như sự quan hệ, sự gần kề và sự ngăn cách.

Sự phát triển lớn trong việc lập bản đồ diễn ra khi hình học ra đời, nó đã được sử dụng lần đầu tiên ở Babylon vào khoảng thế kỷ 23 TCN. Bản đồ được khắc ở thành phố thánh thần Nippur, trong thời kỳ Kassite (thế kỷ 14 TCN – thế kỷ 12 TCN) trong lịch sử Babylon, đã được tìm thấy ở Nippur . Người Ai Cập cổ đại sau này cũng sử dụng hình học để đo đạc đất đai cũng như tái đo đạc nó sau những thời kỳ ngập lụt của sông Nin do các ranh giới đã bị mất đi.

Người Hy Lạp cổ đại đã bổ sung thêm tính nghệ thuật và khoa học cho bản đồ học. Strabo (khoảng 63 TCN – khoảng 21 TCN) được coi là cha đẻ của địa lý vì ông đã viết Geographia (Địa lý), trong đó ông dẫn chứng và phê bình các công trình của những người khác (phần lớn trong số họ ngày nay chúng ta không biết do Strabo không nói đến tên của họ). Ở Miletus, Thales (khoảng 600 TCN) cho rằng Trái Đất là một chiếc đĩa bao bọc bởi nước. Anaximander cũng ở Miletus giả thiết rằng Trái Đất có hình trụ vào cùng khoảng thời gian đó. Năm 288 TCN, Aristarchus ở Samos là người đầu tiên nói rằng Mặt Trời là trung tâm vũ trụ (xem thuyết nhật tâm). Vào khoảng năm 250 TCN, Eratosthenes ở Cyrene ước tính chu vi Trái Đất trong phạm vi 15% của giá trị mà ngày nay chấp nhận.

Pythagoras ở Ionia, người tạo ra sự sùng bái toán học đã phát triển nhiều niềm tin tín ngưỡng dựa trên các số mà sau này đã trở thành nền tảng của toán học, đã là người nổi tiếng đầu tiên nói rằng Trái Đất có dạng hình cầu. Aristotle sau đó đã đưa ra nhiều luận cứ để củng cố ý tưởng này. Các luận cứ đó có thể tổng quát hóa như sau:

• Nguyệt thực luôn luôn tròn.
• Tàu thuyền dường như là chìm xuống khi chúng di chuyển ra xa khỏi tầm quan sát và đi qua đường chân trời.
• Một số ngôi sao chỉ có thể quan sát từ những phần nào đó của Trái Đất.

Người Hy Lạp cũng phát triển khoa học về ánh xạ bản đồ, là các phương thức để thể hiện các bề mặt cong của Trái Đất lên trên mặt phẳng. Eratosthenes, Anaximander và Hipparchus được coi là đã phát triển ra hệ thống lưới của kinh độ và vĩ độ và Eratosthenes được coi là phát minh ra ánh xạ bản đồ theo hình chữ nhật đều khoảng cách vào khoảng năm 200 TCN. Claudius Ptolemy cũng phát minh ra một cách ánh xạ bản đồ bao gồm phương pháp hình nón khoảng cách đều vào khoảng năm 150 TCN.

Khoa học về bản đồ ở châu Âu đã ngủ quên trong thời Trung cổ, khi các khái niệm triết học đã đi theo hướng tôn giáo. Mặc dù lĩnh vực này có tiến bộ theo một số hướng, chẳng hạn các phát minh của Roger Bacon về ánh xạ bản đồ và sự xuất hiện của portolano và sau đó là các hải đồ cổ để phục vụ cho nhu cầu về các tuyến hàng hải của người châu Âu, nhưng đã có rất ít lực đẩy để nghiên cứu có hệ thống hay ứng dụng của bản đồ học. Phần lớn các "bản đồ" thế giới của giai đoạn này là các biểu đồ vũ trụ của những người Thiên chúa giáo không thể coi như các thể hiện địa lý chính xác. Thông thường dù là vuông hay tròn, chúng đều tuân theo kiểu của cái gọi là "bản đồ T và O", trong đó thể hiện các khu vực châu lục như các phần của đĩa tròn và được bao quanh bởi đại dương. Các bản đồ cỡ lớn cũng có xu hướng nghiêng về dạng biểu đồ do các nhu cầu địa chính nói chung được thỏa mãn bằng các mô tả của ranh giới thay vì đo đạc. Ngược lại, người Trung Hoa trong thời gian này đã sử dụng hệ tọa độ chữ nhật phù hợp với thực tế nếu được đo đạc một cách gần đúng. Người Trung Hoa đã không vẽ bản đồ thế giới vì vũ trụ quan của họ đã không cung cấp niềm tin trong việc mô tả những vùng đất xa nằm ngoài phần hiểu biết của họ. Các tác phẩm đã cho thấy các nhà triết học Trung Hoa tin rằng Trái Đất phẳng. Với một số rất ít ngoại lệ các nhà thần học, nổi tiếng nhất là Lactantius, còn đa phần các nhà triết học Thiên chúa giáo và Hồi giáo đều tán thành khái niệm của người Hy Lạp về dạng hình cầu của Trái Đất.

Sự phát hiện ra châu Mỹ của người châu Âu và các cố gắng sau đó nhằm kiểm soát và phân chia các vùng đất này đã đòi hỏi cần có các phương pháp lập bản đồ một cách khoa học. Xu hướng toàn cầu hóa đã bắt đầu từ thời kỳ Thám hiểm còn tiếp tục đến thời kỳ Phục hưng. Điều này cuối cùng dẫn đến thời kỳ Ánh sáng với nhu cầu về tính chính xác khoa học và mong muốn sắp xếp hệ thống thế giới đã làm cho ngành lập bản đồ phát triển hơn.

Thay đổi công nghệ

Trong bản đồ học, công nghệ liên tục thay đổi nhằm đáp ứng nhu cầu của các thế hệ các nhà lập bản đồ và người dùng mới. Những bản đồ đầu tiên được lập thủ công bằng bút vẽ và giấy da, vì thế chất lượng của chúng rất giới hạn và đã được phổ biến hạn chế. Sự phát minh ra các thiết bị từ, chẳng hạn la bàn và sau đó một thời gian dài là các thiết bị lưu trữ bằng từ tính đã cho phép sáng tạo ra các bản đồ chính xác hơn cũng như khả năng lưu trữ và điều khiển chúng theo phương thức kỹ thuật số.

Các tiến bộ của các thiết bị cơ khí như máy in, thước đo độ và thước véc nê đã cho phép sản xuất hàng loạt các bản đồ cũng như khả năng tái bản chính xác từ các dữ liệu chính xác hơn. Công nghệ quang học như kính thiên văn, kính lục phân và các thiết bị khác sử dụng kính thiên văn đã cho phép đo đạc chính xác đất đai và tăng khả năng của các nhà lập bản đồ và các nhà hàng hải trong việc tìm kiếm vĩ độ bằng cách đo góc của sao Bắc cực vào ban đêm hay của Mặt Trời vào ban ngày.

Các tiến bộ trong công nghệ quang hóa, chẳng hạn in thạch bản và nhiếp ảnh đã cho phép tạo ra các bản đồ có các chi tiết cụ thể tốt và không bị bóp méo về hình dạng cũng như khả năng chống ẩm mốc và hao mòn. Điều này cũng loại bỏ nhu cầu khắc đá (gỗ) và nó rút ngắn thời gian để tái tạo bản đồ.

Vào giữa và cuối thế kỷ 20 các tiến bộ trong công nghệ điện tử đã dẫn đến một cuộc cách mạng mới trong ngành bản đồ học. Các thiết bị phần cứng máy tính như màn hình, máy vẽ đồ thị, máy in, máy quét và máy vẽ đồ thị phân tích lập thể cùng với sự ảo hóa, công nghệ xử lý ảnh, phân tích không gian và các phần mềm cơ sở dữ liệu đã mở rộng một cách đáng kể việc lập bản đồ. Xem thêm đồ họa trường quét kỹ thuật số.