Zbiór kartograficzny Biblioteki Naukowej PAU i PAN w Krakowie liczy łącznie 12 221 atlasów, map i planów, o bardzo zróżnicowanej tematyce od map historycznych po najnowsze opracowania.

W zespole kartograficznym znajdują się słynne i cenne atlasy, pochodzące z XVI w. autorstwa najsłynniejszych nowożytnych kartografów, m.in. Abrahama Orteliusa i Gerarda Mercatora, jak też mapy autorstwa Jodoka Hondiusa, Matthäusa Meriana, Erika Dahlberga, Guillauma le Vasseur de Beauplana, Tobiasa Mayera. Na uwagę zasługuje zespół map województw Rzeczypospolitej wykonanych przez Karola Perthéesa na zlecenie Stanisława Augusta Poniatowskiego, jak też opracowana przez Giovanniego Rizzi-Zannoniego Carte de Pologne, wydana nakładem Józefa Aleksandra Jabłonowskiego w przeddzień pierwszego rozbioru Polski. Wśród map XVIII-wiecznych zachował się unikatowy egzemplarz dwubarwnej mapy odbitej na płótnie: Neue Landcharte des Koenigreichs Pohlen, Grosherzogthums Lithauen, und des Koenigreichs, und Herzogthums Westpreussen z 1775 r. oraz jeden z trzech zachowanych na świecie egzemplarzy Carte d'Amerique divisée en ses principaux pays Jeana Cloueta z wydania paryskiego z 1785 r.

Wśród wydawnictw XIX-wiecznych na uwagę zasługują mapy ziem dawnej Rzeczypospolitej, w tym opracowana przez Stanisława Staszica Carta geologica totius Poloniae z 1806 r., Atlas statystyczny Polski Stanisława Platera wydany w Poznaniu w 1827 r. czy mapy historyczne Joachima Lelewela. Wiele dzieł polskich geografów powstało dzięki aktywności emigrantów. Towarzystwu Naukowemu Krakowskiemu i później Akademii Umiejętności ofiarowywali swoje prace m.in. Ignacy Domeyko czy Wojciech Chrzanowski. Wspomnieć też trzeba o Atlasie Geologicznym Galicji, powstałym pod patronatem Akademii Umiejętności w latach 1887-1912. Kolekcję dopełniają liczne plany Krakowa dokumentujące rozwój miasta w XIX i XX w.

Wśród dzieł XX-wiecznych wyróżnia się zbiór wieloarkuszowych map topograficznych Stanów Zjednoczonych, wydawanych przez U.S. Geological Survey w latach 1885-1945 oraz map geologicznych Kanady, wydawanych przez Geological Survey of Canada w latach 1978-1980. Biblioteka posiada ponadto 3 egzemplarze Monumenta Poloniae Cartographica, opracowane przez Karola Buczka i wydane nakładem PAU w Krakowie w 1939 r. Cały nakład tego wydania, poza kilkoma ocalałymi egzemplarzami, został  zniszczony przez okupanta niemieckiego.