近代制图学是以地圆说及经纬网坐标为基础的地图发展阶段。在中国，近代地图学的萌发与西方的地图投影与测绘技术传入有关。
利玛窦传入世界地图
利玛窦（1552～1610），意大利耶稣会教士。他被教会派遣来中国传教。于1577年从罗马出发，经热那亚、葡萄牙、印度，至1582年5月到我国澳门。他先后到过广州、肇庆、韶关、南昌、北京、南京、苏州等地。他利用西方的制图、测量、天文、数学、几何等知识，与中国知识分子交往，作为传教的手段。西方新兴的科学技术如哥白尼的天文学、欧几里得的几何学等的传入，客观上对中国社会经济、科学文化的发展起了促进作用。他是近代中西文化交流的先驱者，于1610年5月卒于北京。在中国的28年间，他绘制了10多种世界地图，其中有：《山海舆地全图》1584年、1600年及1604年刻版；《山海舆地图》1595～1596年刻版；《舆地全图》1601年刻版；《坤舆万国全图》1601年、1602年及1608年刻版；《世界地图》1606年刻版等。他在来中国的路上，沿途测量各地的经纬度，到了中国后又精确测量了扬州、淮安、苏州、济宁、临清、天津、北京等地的纬度以及北京、南京、大同、广州、杭州、西安、太原、济南等地的经纬度。在大量测量的基础上，利用投影方法绘制世界地图。把西方地理大发现所获得的地理知识，反映在图中传到中国来。利玛窦带来的地理新观念是：
其一，地球观念：地球是人类的故乡，它形如球体，有赤道、南北极，因此在其上可以划定各种量度的经纬线，以确定各地的经纬度位置。
其二，地球上可以依气候条件和纬度带划分为：赤道、热带、亚热带、温带、寒带、南北回归线等。
其三，地球上大洲和大洋的认识。世界地图上有欧罗巴（欧洲）、利未亚（非洲）、亚细亚（亚洲）、南北亚墨利加（南、北美洲）、墨瓦腊泥加（澳洲）。在各洲之上还标明国名，河、湖、海、岛的名称也标出了许多。
其四，地图中许多首创的译名也一直沿用到今天，如：欧罗巴、亚细亚、地中海、大西洋的洲、海、洋名称；赤道、南极、北极、北极圈、赤道、经纬线等普通自然地理名称；罗马尼亚、罗马、古巴、加拿大、尼罗河等国家、地区、大河名称等。
其五，地图上还对当时世界各地的文化、风土人情、地理特点作了简要介绍，是世界自然地理与世界人文地理的粗略轮廓。
总之，利玛窦带来当时世界地理的新知识和新观念，对开拓中国人民的地理视野，冲击传统的古典地理观念都引起了巨大的反响。
17世纪世界大地测量史上的壮举
明末清初，西方测绘技术传入后，我国的地图测绘，进入了向近代制图学发展的新时期。
康熙皇帝玄烨（1662～1722年在位）是一个有自然科学兴趣和素养的明智皇帝。他深知精确的地图对处理政务和行政管理工作的重要作用，于1686年曾在批谕中说：“惟是疆域错纷，幅员辽阔，万里之远，念切堂阶。”于是他希望绘出“务求采搜闳博，体例精详”的图，使“厄塞山川，风土人物，指掌可治，画地成图”。据侯仁之教授研究，“为了统一在测量中使用的长度，康熙帝规定以200里合经线一度，每里1800尺，每尺合经线千分之一秒，这种以地球体经线长度来规定尺度的做法，还在法国于18世纪末以赤道长度规定为公尺长度之先”。“康熙四十一年（1702）测定了经过北京的本初子午线上，由霸河至交河之间的直线距离”，此后又测定了北纬41度至47度间，“每一度的直线距离，从而发现纬度愈高，则经线一度的距离愈长”，这“实际上正是以实地测量证明地球是扁圆形的第一次”。使牛顿的地球椭扁说在中国首次得到证实。这是大地测量史上的一大贡献。
在一系列科学的准备工作之后，在北京附近试测、试验，取得典型经验，从中确实看到新图优越性后，遂下令在全国进行测量和制图。主要技术人员是传教士白晋、雷孝思、杜德美、费稳、麦大成、潘如、奥古斯丁、汤尚贤等；还有汉、满、蒙、藏的何国栋、索柱、白映棠、贡额、那海、李英、照海以及钦天监喇嘛楚儿心藏布兰木占巴，理藩院主事胜住等大批中国籍测绘人员。从1708年开始，至1718年的十年间基本完成。其范围之广，测绘内容之精详，测绘手段之先进，不仅在中国历史上是空前的，而且是在当时世界上没有任何一个国家完成本国大地测量的情况下，率先进行的。并以此为据绘制成了全国地图。
测量的地区，西北至新疆哈密一带，西南远至四川、贵州、云南、西藏，以及深入到恒河河源，并在公元1717年由中国籍测绘员发现了世界最高峰珠穆朗玛峰，并在清初的《皇舆图》上，首次标明此峰。这比印度测量局的英国测量员埃非尔士于1852年始测量此峰，早了135年。东北深入到黑龙江、辽东一带。东南到了福建、台湾、海南岛。测得经纬点，除西藏另计外，共641个，几乎遍布中国广大疆域之内。测量的方法，采用天文测量和大地三角测量法。当时测定纬度，主要采用太阳正午高弧定纬度法。而北极星定纬度法，由于夜间实测不便和仪器不精，实际采用较少。当时经度测定，主要采用月蚀经度法，即在不同地点观察月蚀的差时，以此推算经度。有时利用月蚀观测困难，“又采用了审慎而周密的三角控制网的测算，测量出一连串三角形，并通过平面三角计算，得各点座标，用望远镜测定夹角，并先对基线作准确的测量，然后用三角法运算，由近及远，或用已知测绘点反求、复测……使新测地图具有相当的精确度，成为中国地理地图事业的一项基础性工作。”
此后，乾隆二十一年和二十四年（1756年和1759年）又补测了新疆吐鲁番地区及开都河流域以及哈密至今前苏联巴尔喀什湖以南广大地区。这次测量是以中国籍的测绘人员为技术骨干进行的。
在全国规模的经纬测量基础上，留下了三种不同形式的康熙《皇舆全图》版本。
一种是最早刻于康熙五十六年（1717）的木版，它采用梯形投影法，经北京的标准子午线按1/14万～1/15万的比例尺。有总图1大幅；分省图28幅，其中东北地区5幅，蒙古3幅，关内15幅，黄河上游l幅，长江上游1幅，雅鲁藏布江流域l幅，高丽（今朝鲜1幅）。到康熙六十年（1721）又刊一次，分省图和地区图已增至32幅。图幅中包括了台湾、贝加尔湖和西藏朱母郎马阿林（珠穆朗玛峰）。以这种刻本还派生出许多版本。
第二种是由马国贤制的铜版，于康熙五十八年（1719）印行。仍采用梯形投影法，以纬差8度为一排，共分八排，共41幅。文字注记则内省各注汉字，东北及蒙藏地区注满文。此版藏沈阳故宫，铜刻至精。
第三种是木版分省分府小叶本。它是适应行政管理需要而采用以省、府分幅的全国地图集，共272幅，注记方法与木版相同，但未绘经纬线。《图书集成》的“职方典”中的地图及1932年北平民社影印的《内府地图》属这一系统。
侯仁之教授研究说：“清初实测的全国地图，有高度的科学性，不过成图以后，视为内府秘藏，除少数高官大吏之外，外间无从得见。其次当时所用的测绘方法，因为没有文字说明，未能普及，广为采用。因此，在这一时期之后，中国地图仍是相沿如旧，甚至连计里开方的办法都很少被应用。”可见，由于封建专制主义的压迫，先进的科技成果没有能够为人民服务，此后中国的地图学反而倒退落后了。