Les collections cartographiques anciennes et modernes de la Bibliothèque nationale de France dépendent une première fois (1828-1858) d'une unité de conservation distincte du département des Imprimés grâce aux initiatives d'Edme François Jomard, ancien de l’expédition d’Égypte. Ingénieur géographe, il émit le principe d’ouvrir au public un lieu unique propice au développement des sciences géographiques et à la conservation des atlas, des cartes et des globes terrestres et célestes, ainsi que des plans de villes – non de bâtiments – et de forêts. Tantôt autonome des Imprimés (1828-1858 et depuis 1942), tantôt rattaché comme section des cartes et plans de ce grand département de collections (1858-1942), le département des cartes et plans détient de nos jours la plus considérable collection ancienne mondiale dans ce domaine.
Le noyau est composé des anciennes collections rassemblées par le département des Estampes : « portefeuilles du roi » qui contiennent les pièces déposées par les éditeurs français depuis le milieu du XVII siècle ; les portefeuilles de l’Abbaye de Saint-Victor, entrés au titre des confiscations révolutionnaires. Jomard s’intéressa autant aux publications modernes qu’aux collections anciennes telles les « cartes-portulans ».
Au XX siècle, les dépôts successifs de la collection Jean-Baptiste Bourguignon d'Anville (1697-1782), du fonds du Service hydrographique et océanographique de la marine (des origines à 1940) et de la bibliothèque de la Société de géographie accrurent considérablement la part des documents patrimoniaux. Depuis 1954, les collections sont installées dans le corps central de l’hôtel Tubeuf (XVII siècle), entièrement aménagé pour permettre une conservation correcte et une consultation agréable et fonctionnelle, où le public peut en outre admirer le plafond à caissons aux armes de Mazarin.