La primera mención que se hace de colecciones de "mapas geográficos e hidrográficos" corresponde a la obra de Basilio Castellanos de 1847 "Apuntes para un catálogo de objetos que comprende la colección del Museo de Antigüedades de la Biblioteca Nacional...: acompañado de un ligera reseña... de los demás departamentos de la misma Biblioteca...". Es en la segunda mitad del S. XIX cuando se crean la mayor parte de las secciones de Biblioteca. En 1876, según Bretón y Orozco ya aparece la Sección de Mapas y Planos dentro del Departamento de Impresos.

El fondo inicial de la colección cartográfica está formado por los fondos fundacionales procedentes de la Biblioteca Real, los que Felipe V trajo de Francia y los que por diferentes vías ingresaron en la Biblioteca formando colecciones o atlas. El mayor incremento de la colección se produjo en 1913 con el traslado de los fondos del Gabinete Geográfico existente en la Primera Secretaría de Estado o Ministerio de Estado. Por esa misma época debió ingresar el legado López Garat de mapas manuscritos.

Todas estas colecciones y las importantes adquisiciones de épocas posteriores, han situado a la Sección de mapas de la Biblioteca Nacional a la altura de las cartotecas nacionales más importantes del país.

En la actualidad el Servicio de Cartografía conserva una importante colección de fondos cartográficos antiguos y modernos de todo el mundo, aunque el mayor número corresponde a España; atlas y obras especializadas en Cartografía, Geografía, Astronomía, descripción de países y viajes, y una colección de postales de ciudades y lugares geográficos.