המפות בכתביו של הגאוגרף והמדינאי הוונציאני מארינו סאנודו מתארות את ארץ ישראל של התקופה הצלבנית. סאנודו שהה במזרח וביקר בארץ ישראל ערב כיבוש עכו בידי הממלוכים בסוף המאה ה-13. לאחר נפילת המדינות הצלבניות התמסר סאנודו לתכנון מסע צלב נוסף לארץ ישראל. את התכנון הוא פרסם בחיבור "תנאי ארץ הקודש" (Condisiones Terra Sanctae) שהושלם בשנת 1310, וכתוספת, כהבהרה ויזואלית לכתוב, הוא הזמין את הכנתו של אוסף מפות ארץ ישראל מהקרטוגרף הגנואזי פייטרו וסקונטה . במפות אלו ניתן למצוא אלמנטים טופוגרפיים, כמו מקורות מים, נחלים ומעיינות, הרים, ערים, מבצרים ומצודות. שמות המקומות המופיעים במפות כתובים בעירוב של לטינית מתקופות שונות וצרפתית של התקופה הצלבנית. המקומות המופיעים במפה גם הם עירוב של מקומות עם חשיבות לתקופת המאות ה-12 וה-13 ומקומות שמוזכרים במסורות עתיקות יותר, שאומצו על ידי הצלבנים. במפה זו יש שימוש באלמנטים הלקוחים ממפות הניווט הימי. כמו כן, הארץ מחולקת בהם לרשת של משבצות שאורך כל אחת מצלעותיהן היא לאוקה אחת. רשת זו דומה במקצת לרשת הקוארדינטות המודרנית ועוזרת להתמצאות במפה. מפות אלו מתארות את ארץ ישראל מדן ועד באר שבע, ומהים התיכון ועד המדבר שבעבר הירדן המזרחי. המפות סובלות מאי-דיוקים רבים, אך נותנות מבט ריאלסטי על ארץ ישראל בתקופה הצלבנית. כמו כן, ירושלים כבר איננה מופיעה במרכז המפה.
מפות מתקופת הרנסאנס.
בתקופת הרנסאנס עם החזרה למקורות הידע העתיקים, שופרו משמעותית דרכי ייצור המפות והמדידות וכך גבר גם דיוק המפות. בתקופת הגילויים, חשיבותה של הגאוגרפיה עלה, וקרטוגרפים דגולים רבים כמו גרארדוס מרקטור (יוצר היטל מרקטור) פעלו בזמן זה. הקרטוגרפים הוסיפו לייצר מפות של ארץ ישראל, אך ברובן הן עדיין היו בעלות הקשר דתי ונסמכו על מקורות קדומים ועל תיאורים כתובים ולא על מדידות מדויקות. רוב המפות הללו עדיין היו מפות היסטוריות שתיארו את ארץ התנ"ך, ולא את ארץ ישראל בתקופתם. בתקופה זו גם יוצרו כמה מפות עבריות, דתיות גם כן, שהציגו בעיקר את חלוקת ארץ ישראל ל-12 השבטים ואת מסע בני ישראל במדבר.
המיפוי המודרני של ארץ ישראל.
המדע ויכולות המדידה הוסיפו להשתפר והחלו להופיע מפות מדויקות יותר ויותר. מפות אלו נסמכו על מדידות מדויקות בשטח בלבד. למרות הקידמה, מיפוי מדויק בתקופה זו, היה תהליך ארוך שדרש משאבים כספיים רבים, ועל כן, ההתקדמות ובחירת אזורי המיפוי נטתה בעיקר לפי אינטרסים כלכליים ופוליטיים של מדינות וגופים פרטיים. לארץ ישראל הייתה חשיבות דתית רבה, אך חשיבות כלכלית ופוליטית פחותה ועל כן, היא זכתה למיפוי מדויק רק לקראת סוף המאה ה-19.
מיפוי ז'אקוטן.
תחילתו של מיפוי מודרני בארץ ישראל הייתה בשנת 1799 בעת מסעו של נפוליאון בארץ ישראל ומצרים. נפוליאון הקפיד לצרף למסעותיו מדענים וחוקרים משלל תחומים כמו אסטרונומיה, וארכאולוגיה, וכמו כן מיפוי וגיאודזיה. לראשות החוקרים הללו עמדו כלים מדעיים מתקדמים למאה ה-18 ותפקידם היה לחקור ולהפיץ את הידע, כחלק מרעיונות המהפכה הצרפתית. ביניהם היה פייר ז'אקוטן, קרטוגרף וקולנול בצבא נפוליאון, שפיקד על צוות מהנדסים, שמיפה את השטחים שבהם עבר הצבא בלוב, מצרים וארץ ישראל. תוצרי המיפוי נאספו באטלס ז'אקוטן שנדפס לראשונה בשנת 1804 בצרפת, אך הותר לפרסום רק ב-1818, עקב חשיבות הצבאית. מבין המפות, 6 מפות (43–47) כוללות שטחים של ארץ ישראל. מפות אלו כבר דומות למפות מודרניות, כוללות סימונים מוסכמים, אך עדיין אין בהן קווי גובה, אלא הצללות של אזורים גבוהים.
המפות צוירו בקנה מידה של 1:100,000. הן היו מדויקות בחלקן, במיוחד באזורים שבהם עבר הצבא (בעיקר אזור מישור החוף) ואזורים נוספים מופו מתיאורים של מקומיים ומפות קודמות, ועל כן סבלו מחוסר דיוק רב. באזור עכו השתמשו לראשונה במיפוי המבוסס על שיטת הטריאנגולציה, שבסיסה היה במזרח עכו. מפות אלו מראות את יישובי ארץ ישראל של המאה ה-18, בכיתוב ערבי וכיתוב צרפתי, והן נכס חשוב לחקירת הארץ בתקופה ההיא, עקב תיעוד ממופה מועט תחת השלטון העות'מאני בארץ ישראל. מסעו של נפוליאון הפנה את תשומת לבו של העולם המערבי והקהילה המדעית לארץ ישראל, ומשלחות חוקרים נוספות הגיעו בעקבותיה לחקור את הארץ.
מפות הקרן לחקר ארץ ישראל (Palestine Exploration Fund).
בין החוקרים הבולטים שהגיעו לחקור את הארץ היה חוקר המקרא האמריקאי, אדוארד רובינסון, שבמסעותיו בארץ ישראל בשנים 1838 ו-1852 ניסה לאתר מקומות המוזכרים במקרא והחל את המחקר הגאוגרפי ההיסטורי המודרני בארץ. לכתביו התווספו גם מפות בקנה מידה של 1:400,000 שהכין היינריך קיפרט (Kiepert, Heinrich), מגדולי הקרטוגרפים של אותה התקופה. כמו כן, מפת ון דה ולדה יוצרה גם כן בזמן זה. בנוסף, הגאוגרף הגרמני ממוצא יהודי יהוסף שווארץ שניסה להתחקות אחר מיקומם של אתרים בעלי חשיבות ליהדות, צירף מפות לכתביו.
הסקר הגאוגרפי הראשון המלא של ארץ ישראל שכלל מדידות מדויקות של הארץ היה סקר שנערך על ידי הקרן הבריטית לחקר ארץ ישראל (P.E.F) בין השנים 1871–1878 הידוע כ"The Survey of Western Palestine". הקרן הזו הוקמה בשנת 1865 בבריטניה על מנת לחקור את הארץ מבחינה ארכאולוגית, היסטורית, טופוגרפית, גאולוגית, מטארולוגית ומבחינת החי והצומח. היא חרטה על דיגלה שפעולותיה יהיו מדעיות, ולא בעלות אופי תאולוגי או פוליטי. קרן זו ממשיכה להתקיים גם היום. מבין מפעליה היו חפירות ארכאולוגית רבות בארץ וגם מיפוי מדויק של ירושלים לצורך התקנת מערכות מים וביוב מודרניות.
המיפוי המלא של הארץ היה אחד מהפרויקטים הגדולים ביותר שבהם היא לקחה חלק. תוצרתו הייתה מפה טופוגרפית מפורטת המחולקת ל-26 גליונות, מנהר הליטני בצפון ועל נחל באר שבע בדרום ומהים התיכון ועד נהר הירדן במזרח. המפה הייתה בקנה מידה של מייל לאינץ' כלומר 1:63,360, כפי שהיה נהוג באימפריה הבריטית באותה התקופה. המדידות נעשו על ידי צוות של 3–6 מודדים מחיל ההנדסה המלכותי הבריטי ועוזרים מקומיים בראשות קלאוד קונרד בתחילה והרברט קיצ'ינר לאחריו. המיפוי כולו התבסס על רשת טריאנגולציה שקו הבסיס שלה היה ליד רמלה. הגבהים יוצגו באמצעות צבע: מירוק למקומות נמוכים עד לחום למקומות גבוהים.
המפה מציגה ערים ויישובים לפי גודלם. שמות המקומות מופיעים בכתיב ערבי ובתעתיק אנגלי. כחלק מהסקר, נעשה ניסיון להתחקות אחר ההיסטוריה של כל שמות המקומות המופיעים במפה ולהשוותם עם שמות עבריים, יוונים ורומיים קדומים. אחד מרעיונותיו החשובים של אדוארד רובינסון בחקר גאוגרפי-היסטורי היה החשיבות של שמות המקומות בפי המקומיים, והדמיון שלהם במצלול או במשמעות לשמות קדומים לזיהוי אתרים עתיקים. אחת ממטרותיו של הסקר הייתה לזהות מקומות מימי המקרא, הנצרות המוקדמת ומהתקופה הצלבנית. כרך שלם הוקדש רק לשמות מקומות, ולהסבר המשמעויות שלהם. העבודה שנעשתה בסקר הייתה מקיפה ביותר ומוזכרים בו בפירוט רב, כל מקום בעל חשיבות: ערים, יישובים, וקברים עתיקים. באתרי עתיקות מצורפים גם צילומים או ציורים מדויקים, שממחישים את הממצאים. גם אתרים בעלי חשיבות גאולוגית ומאובנים נבחנו לעומקם, מופו והוכנסו ל-13 הכרכים שמסכמים את ממצאי הסקר. למרות קשיים בדרך כמו מהומות של בדואים באזור באר שבע, מלריה שפשטה בקרב הסוקרים ומתקפה של מקומיים על הסוקרים ליד צפת, הסקר הושלם ב-1878 והציג את המפה המדויקת ביותר של ארץ ישראל במאה ה-19 והמפה הראשונה שכולה הייתה מבוססת על מדידות מדויקות בשטח.
במלחמת העולם הראשונה צוותי מודדים של הצבא הבריטי ושל הצבא הטורקי-גרמני בארץ ייצרו מפות טופוגרפיות של אזורי הקרבות בארץ. המפות של הצבא הבריטי התבססו על מיפוי ה-PEF עם עדכונים לזמנם, ויצאו בקנה מידה של 1:40,000. המפות הגרמניות התבססו, בנוסף למפות קודמות, גם על תצלומי אוויר - לראשונה בהיסטורית המיפוי של ארץ ישראל. המפות היו ברובן בקנה מידה של 1:50,000 וחלקן ב-1:25,000.
מיפוי בתקופת המנדט הבריטי בארץ ישראל.
במלחמת העולם הראשונה ארץ ישראל נכבשה בידי הצבא הבריטי מידי האימפריה העות'מאנית ששלטה בה עד אז. כחלק מכינון המנדט הבריטי בארץ ישראל, הוקמה מחלקת המדידות של המנדט ב-1920. המשימה הראשונה שעמדה בפנייה היא סקירת השטח ועריכת מפות לשם הכנת הסדר מקרקעין, שיאפשר מכירת קרקעות ופיתוח כלכלי של הארץ. היה קיים מעט מאוד מיפוי קדסטרי עות'מאני שהציג את חלקות הקרקע והבעלות עליהן, ועל מחלקת המדידות היה להשלים במהירות מיפוי זה. התנועה הציונית הייתה בין הגופים שהאיצו בשלטונות המנדט להשלים את הסדר הקרקעות לשם רכישת אדמות לאחר הצהרת בלפור שניתנה ב-1917. בנוסף, עלה צורך במפות טופגרפיות שמציגות את התכסית והתבליט של הארץ, לצורכי לימוד ותכנון, קביעת גבולות לחלקות לפי תוואי השטח ומיפוי למטרות צבאיות.
לצורך המיפוי הכינה מחלקת המדידות את התשתית הגיאודטית, שכללה רשתות טריאנגולציה, מדידת נקודות גובה בשיטת האיזון המדויק (מדידת גובה באמצעות מאזנת), ובחירת ההיטל המתאים למפות הארץ (היטל קסיני - סולדנר). על בסיס תשתית זו נערכו הן המדידות הקדסטריות והן המדידות הטופוגרפיות.