Dès l'Antiquité, les hommes ont cherché à représenter leur territoire et à mémoriser des itinéraires.
Les Grecs vont élaborer un système de représentation du monde et jeter les bases de la cartographie. Vers 650 avant Jésus-Christ, Thalès de Millet conçoit déjà la rotondité de la Terre, ce que confirmera quelques siècles plus tard Aristote en s'appuyant sur l'image des bateaux disparaissant progressivement à l'horizon comme aspirés par la mer.
Tout le savoir grec est résumé au IIe siècle après Jésus-Christ par un astronome et géographe grec, Ptolémée, né à Alexandrie. Dans la vision de Ptolémée, la Terre ronde s'inscrit au centre de l'univers. Un quart seulement du globe est habité, c'est l'œcoumène, isolé par un océan infranchissable.
Au Moyen Âge, en Occident, la vision chrétienne prédomine et les mappemondes médiévales mettent en scène une représentation symbolique.
Elles prennent souvent la forme traditionnelle dite du "T dans l'O". Les trois parties de la terre habitée, telles que les fils de Noé se la sont partagée, s'inscrivent dans le O de l'anneau océanique, séparées par un T dont la hampe figure la Méditerranée et les branches l'une le Tanaïs (le Don), limite traditionnelle entre l'Europe et l'Asie, l'autre le Nil, partage ordinaire de l'Asie et de l'Afrique.
Les mappemondes arabes privilégient deux types de représentations : l'une de la terre habitée dans la tradition de Ptolémée, l'autre consacrée au monde musulman rassemblé autour de La Mecque.
Les arabes, reprenant les travaux des grecs, vont faire revivre la tradition scientifique de la cartographie.
À la fin du XIIIe siècle, une nouvelle représentation cartographique se répand dans un contexte d’essor du commerce maritime. Ce sont les "portulans", à la fois textes et cartes nautiques. Peints sur parchemin, ils indiquent le nom des ports, perpendiculairement au rivage, ainsi que les îles, abris et amers.
Les grands navigateurs espagnols et portugais vont, à la fin du XVe et au début du XVIe siècle, élargir considérablement les connaissances géographiques. L'Amérique apparaît pour la première fois sur une carte du monde.
Mais bientôt l'astronomie et les mathématiques prennent une place croissante dans la cartographie. De nouveaux instruments permettent de mesurer les angles, de calculer latitude et longitude, d’apprécier les altitudes avec précision.
Des techniques de projection comme celles de Mercator permettent de représenter l'ensemble du globe en deux dimensions. C'est l'âge d'or de la cartographie aux Pays-Bas.
Les états s'intéressent à la cartographie, notamment pour des raisons militaires. La France au XVIIe siècle instaure un corps d'ingénieurs géographes.
Les conflits du XIXe siècle stimulent la production de cartes à grande échelle en Europe, puis en Afrique, en Océanie et en Amérique du Sud parallèlement à l'expansion de l'occident. Dans le même temps se multiplient les cartes thématiques plaçant sur un territoire un phénomène naturel, social ou religieux.
De nos jours, la cartographie connaît une véritable révolution. Le développement des capteurs numériques et la multiplication des instruments en orbite offrent la possibilité de décrire les zones terrestres les plus inaccessibles comme l'Antarctique.
L'observation répétée d’un territoire depuis l’espace permet, en outre, de suivre de façon dynamique de nombreux phénomènes comme l'assèchement de la mer d’Aral ou l’évolution de la végétation.
L’ensemble de ces mesures offre la possibilité de cartographier par exemple le relief sous-marin et alimente des modèles mathématiques de prévision de l’état de l’atmosphère ou de l’océan.