Galvenā praktiskā problēma, ar ko nodarbojas kartogrāfijas zinātne, ir izliektas virsmas attēlošana (projicēšana) uz plakanas (divdimensionālas) virsmas ar maksimāli maziem sagrozījumiem. Šī problēma demonstrē, ka kartogrāfija ir ļoti cieši saistīta ar ģeodēzijas nozari, tā ir ģeodēzija praksē. Mūsdienās karšu matemātiskais pamats ir integrēts ģeogrāfiskajās informācijas sistēmās (ĢIS), un tas ir ietekmējis uztveri par to nozīmi un arī matemātisko parametru formātus. Respektīvi, digitālo karšu un to servisu lietotāji bieži nezina, kādā koordinātu sistēmā karte ir sagatavota un lietota – šo problēmu nerisina arī automātiskā koordinātu sistēmu transformācija ĢIS datorprogrammās.

Karšu noformējums un apzīmējumu sistēma bieži tiek uzskatīti par sekundāriem apsvērumiem (no karšu lietotāju puses), tomēr tie ir būtiski ātrai un korektai kartogrāfiskās informācijas uztverei. Uztveres (kognīcijas) pētījumi parāda, ka, piemēram, krāsu paletes izvēle būtiski ietekmē ne tikai karšu vizuālo pievilcību, bet arī informācijas uztveri. Arī apzīmējumu sistēmas izstrādē svarīgi ir semantiskie apsvērumi un loģika apzīmējumu hierarhijā.

Mūsdienu kartogrāfija plaši izmanto tālizpētes datu avotus (satelītu attēlus, aerofotogrāfijas) un informācijas tehnoloģijas (ģeogrāfiskās informācijas sistēmas). Arī citas metodes un tehnoloģijas no saistītām ģeomātikas jomām – fotogrammetrijas, tālizpētes, mērniecības un citām – tiek izmantotas kartogrāfijā. Kolaboratīvā kartēšana (collaborative mapping, community mapping) ietver projektus, kuros jebkurš interesents var piedalīties individuālos vai grupu kartēšanas pasākumos, kur katrs iezīmē sev zināmus apvidus objektus digitālā kartē. Piemērs šādam projektam ir OpenStreetMap. 

Kartogrāfija ir gan zinātne, gan praktiskās darbības joma, un dažkārt pat tiek saukta par “mākslu”. Kā zinātne tā nodarbojas ar praktiskiem pētījumiem, piemēram, jaunu un labāku kartogrāfisko projekciju un koordinātu sistēmu izstrādi, apzīmējumu sistēmu izstrādi un pat uztveres (kognīcijas) pētījumiem telpiskās izpratnes kontekstā. Kā praktiskās darbības joma tā nodarbojas ar visiem karšu izstrādes etapiem, ieskaitot karšu publicēšanu un izplatīšanu.

Karšu veidošana ir neatņemama sastāvdaļa daudzās zinātnes, inženierijas un citās praktiskās darbības jomās. Kartogrāfijas nozare plašākā skatījumā palīdz sabiedrībā labāk izprast telpiskās sakarības un pielietot citu perspektīvu, kas atšķiras no ikdienišķā skatījuma. Papildus tam kartogrāfija izmanto abstraktas reprezentācijas, kas stimulē iztēli un demonstrē, kā milzīgs apjoms informācijas var tikt attēlots lakoniski un efektīvi (tiek lietots termins “ģeotelpiskā inteliģence”). 

Apskatot kartogrāfijas saistību ar citām nozarēm, jānošķir karšu veidošana un karšu lietošana. Kartogrāfijai ir cieša saistība ar ģeogrāfiju, militāro jomu, navigāciju, meteoroloģiju, arī ar bioloģiju, ģeoloģiju un citām darbības jomām, kur nepieciešams attēlot telpisko informāciju, piemēram, mobilo sakaru uztveršanas pārklājumu, veikalu vai iestāžu filiāļu izvietojumu valstī un tamlīdzīgi. Kartogrāfija ir saistīta arī ar lingvistiku, jo izmanto toponīmus (vietvārdus), kuru izvēle ir svarīga karšu veidošanā. Kartes ir nozīmīgas arī ekonomikā, politikas zinātnē un orientēšanās sportā.

Navigācija ir vistiešākais veids, kā izmantot kartes – jūras, gaisa un sauszemes navigācijā. Ļoti daudzās nozarēs tiek izmanota karšu informācija – gan papīra kartes, gan digitālās kartes viedtelefonos, datoros un navigācijas ierīcēs. Kartes ir kritiski svarīgas plānošanā – telpiskās attīstības plānošanā, infrastruktūras plānošanā un zemes lietojuma plānošanā visos mērogos.

Kartogrāfijas nozare (modernā izpratnē) ir attīstījusies no ģeodēzijas, kaut gan vēsturiski to varētu nosaukt arī par mākslas novirzienu. Ģeodēzija nodarbojas ar Zemes formas raksturošanu un nodrošina karšu matemātisko pamatojumu. Modernā kartogrāfija zināmā mērā ir saistīta arī ar datorzinātni, jo izmanto tās tehnoloģijas visos karšu veidošanas etapos.

 Kartogrāfiskā procesa galvenie etapi:

• mērķa definēšana (kam paredzēta veidojamā karte);
• projekcijas izvēle (sagrozījumu minimizācija konkrētajam Zemes virsmas apgabalam);
• ģeneralizācija (informācijas atlase, klasifikācija un formu vienkāršošana atbilstoši mērogam);
• simbolizācija (apzīmējumu sistēmas izstrāde);
• maketēšana (kompozīcija, kartes elementu savstarpējais izvietojums), kartes dizains (kopējais kartes izskats);
• validācija (karšu ticamības pārbaude);
• karšu publicēšana (papīra formā vai digitāli – kā serviss vai datubāze). 

Kartogrāfija ir nozīmīgs elements inženierzinātnēs, kuģniecības nozarē un karalietās.

Kartogrāfija ir sena disciplīna, kas pastāvēja pat pirms rakstības ieviešanas. Vienas no senākajām kartēm identificētas Babilonijas kultūrā. Līdz mūsdienām saglabājušās arī vēsturiskās kartes no Divupes un Senās Ēģiptes. Tiesa, ir diskutabli, kas ir karte, jo tās bieži vien ir interpretācijas ar abstraktiem simboliem un struktūrām. Par senāko zināmo karti tiek uzskatīts sienas gleznojums “Admirāļa māja” Krētas salā Mīnoja civilizācijas laikā, 1600. gadā pirms mūsu ēras.

Senās Romas laikā sāka veidot tematiskas kartes – īpašumu (kadastra) kartes, militārās kartes, ceļu kartes un citas. Sengrieķu astronoms, matemātiķis un ģeogrāfs Klaudijs Ptolemajs (Claudius Ptolemaeus) 2. gs. savā astoņu sējumu darbā parādīja sfērisku Zemes attēlojumu. Viduslaiku kartēs zināmā pasaule (ekumene) tika attēlota ornamentāli, diska formā, ar Jeruzalemi centrā un ar austrumu virzienu augšpusē. Viduslaikos kartogrāfija un citas zinātnes attīstījās islāma pasaulē. Arābu ģeogrāfs Muhammeds al-Idrisi (Muhammad al-Idrisi, محمد الإدريسي) 1154. gadā sastādīja ģeogrāfisko atlantu Tabula Rogeriana, kurā apkopoja tā laika labāko kartogrāfisko informāciju.

Lielo ģeogrāfisko atklājumu laikmetā (15.–17. gs) attīstījās kartogrāfija, jo pirmo reizi tika apceļota zemeslode un atklāti jauni kontinenti, un izgatavoti pirmie globusi. Jūrasbraucēji Kristofors Kolumbs (Cristoforo Colombo) un Fernāns Magelāns (Fernão de Magalhães) radīja jaunas Amerikas kontinentu un Klusā okeāna kartes. Dažādi izgudrojumi, piemēram, sekstants, magnētiskais kompass un teleskops, atviegloja navigāciju un arī palīdzēja radīt precīzākas kartes. Flāmu kosmogrāfs, teologs un filozofs Gerhards Merkators (Gerardus Mercator) 1569. gadā radīja pirmo karti, izmantojot Merkatora projekciju ar paralēlēm un meridiāniem.

17. gs. sāka izgatavot precīzākas kartes, kurās izmantoja kartogrāfiskās projekcijas un kuras daudz proporcionālāk attēloja objektu formas un attālumus. Karšu sastādīšanā sāka izmantot apvidus uzmērīšanas metodes. Kopš 19. gs. beigām sāka izmantot arī aerofotogrāfijas no gaisa baloniem, lidmašīnām, vēlāk – satelītu attēlus. Kartogrāfija, līdzīgi kā grāmatu iespiešana, strauji attīstījās poligrāfijas ietekmē, kas ļāva ar zemām izmaksām iespiest lielu daudzumu karšu. Līdz tam tās bieži tika zīmētas ar roku.

Kari un militārās kampaņas bija iemesls, lai pilnveidotu un atjaunotu kartes visā pasaulē, īpaši tas sakāms par Pirmo pasaules karu, jo pirms tā daudzas precīzās kartes bija ļoti nepilnīgas un līdz ar to – neuzticamas. Aviācijas attīstība sniedza lielu ieguldījumu karšu precizēšanā šajā periodā. Arī Aukstā kara laikā notika intensīva kartogrāfiskās informācijas aktualizācija, it īpaši PSRS veiktā slepenā un detalizētā visas pasaules kartēšana. Pēc šo arhīvu atklāšanas šīs kartes daudzos pasaules reģionos bija visprecīzākās pieejamās kartes.

Kopš 20. gs. otrās puses kartogrāfijā sāka izmantot digitālās tehnoloģijas – datorizēto projektēšanu (computer-aided design, CAD) un ģeogrāfiskās informācijas sistēmas (ĢIS). Parādījās jēdziens “digitālā kartogrāfija”, lai nodalītu jaunās metodes no tradicionālajām kartogrāfijas metodēm. Šo tehnoloģiju ietekmē mūsdienās arvien mazāk tiek sagatavotas papīra kartes un ļoti attīstījušies digitālie karšu servisi, padarot to izmantošanu pieejamu daudz plašākam lietotāju lokam. Visplašāk pazīstami ir Amerikas Savienoto Valstu (ASV) kompānijas Google karšu servisi Google Maps un Google Street View.

Mūsdienās kartogrāfija ir digitāla un ir viens no ĢIS pielietojumiem. Digitālo tehnoloģiju attīstības ietekmē arvien mazāk tiek iespiestas papīra kartes un kartes bieži tiek publicētas kā datubāzes. Tas ir atstājis ietekmi arī uz karšu veidošanas procesu, piemēram, mazāk svarīga ir karšu lapu nomenklatūra un, kartes lasot, ir daudz vienkāršāk atrast vietu, kas interesē.  

Digitālās kartes pārsvarā tiek izplatītas (servētas) internetā, izmantojot karšu serverus. Ļoti ērti ir izmantot karšu servisus viedtelefonos navigācijas un izsekošanas nolūkos, piemēram, skrējējiem vai velobraucējiem. Šīs funkcijas ir cieši saistītas ar globālās navigācijas satelītu sistēmu (GNSS) izmantošanu digitālajās ierīcēs. Daudzi sabiedriskās zinātnes (citizen science) projekti izmanto viedtelefonu navigācijas un karšu servisu iespējas.

Kartogrāfiskās vizualizācijas, izmantojot ĢIS tehnoloģijas, tiek integrētas arvien lielākā skaitā citu tehnoloģiju, ļaujot ērti un ātri vizualizēt datus ar telpisko piesaisti (piemēram, ekonomiskos vai demogrāfiskos datus par reģioniem vai pilsētām). Kartes un satelītattēlu hibrīdkartes tiek izmantotas daudzās simulācijās aviācijā, militārajā nozarē un paplašinātās realitātes (augumented reality) simulācijās.

Kartogrāfija tiek pasniegta ļoti daudzās augstākās un arī profesionālās izglītības iestādēs. Starp prestižākajām ir Glāzgovas Universitāte (University of Glasgow) Lielbritānijā, Viskonsīnas Universitāte Medisonā (University of Wisconsin-Madison), ASV, Madrides Politehniskā Universitāte (Universidad Politecnica de Madrid) Spānijā un Džordža Meisona Universitāte (George Mason University) ASV.

Kartogrāfijas jomas profesionāļus apvieno Starptautiskā Kartogrāfijas apvienība (International Cartographic Association), Britu Kartogrāfijas biedrība (British Cartographic Society) un Amerikas Ģeogrāfu biedrība (American Association of Geographers). Kartogrāfijas entuziasti darbojas Ziemeļamerikas Kartogrāfiskās informācijas biedrībā (North American Cartographic Information Society).

International Journal of Cartography (izdevējs Taylor & Francis, kopš 2015. gada), The Cartographic Journal (izdevējs Taylor & Francis, kopš 1964. gada), Cartographica (izdevējs Canadian Cartographic Association, kopš 1964. gada).

Toms Patersons (Tom Patterson) no ASV Nacionālo parku dienesta (National Park Service) – karšu izveidotājs dabas tūrisma mērķiem. Deivs Imuss (Dave Imus) no uzņēmuma Imus Geographics ir ASV kartogrāfiskā atlanta (The Essential Geography of the United States of America, 2011) sastādītājs. Arturs Robinsons (Arthur H. Robinson) bija ietekmīgs ģeogrāfs un kartogrāfs no Viskonsīnas Universitātes Medisonā, kurš 1961. gadā izveidoja mūsdienās lietoto Robinsona kartogrāfisko projekciju (Robinson projection).