Από τον 7ο αι. π.Χ. αρχίζει η επιστημονική χαρτογράφηση και γεωδαισία. Ο Θαλής ο Μιλήσιος υπολογίζει αποστάσεις και ύψη απρόσιτων αντικειμένων με μαθηματικές αναλογίες. Ο Ευπαλίνος ο Μεγαρεύς (6ος αι. π.Χ.) κατασκευάζει στη Σάμο μια υπόγεια σήραγγα 1036 μέτρων για την τοποθέτηση του αγωγού ύδρευσης, με ταυτόχρονη διάνοιξη και από τα δύο άκρα της. Ο Αναξίμανδρος ο Μιλήσιος (610-545 π.Χ.) και ο Εκαταίος ο Μιλήσιος (549-472 π.Χ.) κατασκευάζουν χάρτη της οικουμένης, πάνω στον οποίο απεικονίζονται στεριές και θάλασσες. Κατά την ελληνιστική εποχή βηματιστές και επιστήμονες με διόπτρες, οδόμετρα και ναυτικά δρομόμετρα καταμετρούν με ακρίβεια στεριανές και θαλάσσιες αποστάσεις, ενώ σπουδαίοι θαλασσοπόροι εξερευνούν την οικουμένη, όπως ο Πυθέας ο Μασσαλιώτης (περ. 380-310 π.Χ.), που υπολογίζει την ακτογραμμή της Αγγλίας και της Ιρλανδίας και ανακαλύπτει την παγωμένη Θούλη (Ισλανδία). Ο Δικαίαρχος ο Μεσσήνιος (340-290 π.Χ.) επινοεί πρώτος χάρτη με ορθογώνιο σύστημα συντεταγμένων (με ισαπέχοντες καννάβους) και υποδιαίρεση σε στάδια με κέντρο αξόνων τη Ρόδο. Ο Ερατοσθένης ο Κυρηναίος (275-194 π.Χ.) υπολογίζει με ακρίβεια την περιφέρεια της Γης και κατασκευάζει χάρτη με παραλλήλους και μεσημβρινούς, ο οποίος είχε ως κέντρο αξόνων την Αλεξάνδρεια. Ο Ίππαρχος (190-120 π.Χ.) καθιερώνει σφαιρικό ορθογώνιο γεωγραφικό πλέγμα μοιριαίων παραλλήλων και μεσημβρινών με αρχή το Ιερό Ακρωτήριο της Ιβηρικής. Ο Μαρίνος ο Τύριος (60-130 μ.Χ.) επινοεί την ορθή κυλινδρική προβολή με ισαπέχοντες μεσημβρινούς και διαφοροποιημένους παραλλήλους, ανάλογα με τη μέγιστη διάρκεια της μεγαλύτερης ημέρας. Ο Πτολεμαίος (85-165 μ.Χ.) καταγράφει τις γεωγραφικές συντεταγμένες σε μοίρες 6.500 τοπωνυμίων στον επίπεδο παγκόσμιο χάρτη του.