Картографические материалы – собственно карты и планы, а также картографические иллюстрации в рукописных книгах – хранятся в разных секторах Отдела, однако большая часть такого материала сосредоточена в «Собрании карт и планов», которое формировалось постепенно на протяжении всей истории Отдела и продолжает пополняться сейчас.
В фонде представлены карты всего мира, но основной массив – карты России и отдельных ее местностей.
Межевые карты и планы отразили результаты проведенного во второй половине XVIII – начале XIX в. Генерального межевания в Российской империи. Такие планы имеют не только историко-географическое значение, но и статистико-экономическую ценность; многие из них являются юридическими документами на владение землями. В межевых конторах губерний по окончании геодезических работ, как правило, составлялись не только генеральные планы административных единиц, но и атласы с планами городов и картами уездов. Вероятно, как подносной экземпляр для императрицы Екатерины II в 1789 г. было выполнено топографическое описание Тамбовской, Тульской и Рязанской губерний в виде карты-веера.
Представляет интерес комплекс картографических материалов, связанных с Тверской землей – карты и атласы Тверского наместничества и губернии 1783 и 1803 гг.
В планах и картах Санкт-Петербурга отражена история градостроительства на протяжении более чем двухсот лет. В Отделе хранятся уникальные аксонометрические планы частей города 70-х гг. XVIII в. и Петропавловской крепости начала XIX в. с одним из первых изображений Михайловского замка.