O acervo cartográfico da Biblioteca Nacional é constituído por uma vasta coleção, composta por mais de 22.000 mapas, entre manuscritos e impressos, e aproximadamente 2.500 atlas, alguns de grande importância histórica, além de diversas monografias e tratados sobre o tema.

Nesse acervo, inclui-se material de extrema relevância para a história não só do Brasil, mas de todo o império ultramarino português, e também para o estudo da técnica cartográfica e suas mudanças no passar dos séculos. Nesse aspecto, os atlas presentes no acervo são de especial valor, como por exemplo as sucessivas edições da Geografia de Ptolomeu, da qual a edição mais antiga presente é a de 1486, com mapas xilogravados e aquarelados. Há trabalhos de cartógrafos e impressores famosos, como Ortelius ? de cujo Theatrum orbis terrarum têm-se diversas edições.

Dentre as coleções que compõe o acervo, podemos destacar a do abade Diogo Barbosa Machado, constituída pelo atlas factício intitulado Mappas do reino de Portugal e suas conquistas. Foram reunidos, recortados e dispostos pelo bibliófilo cerca de duzentos documentos, entre mapas, plantas de fortalezas e material iconográfico, constituindo, por sua vez, uma série de fundamental importância por retratar a geografia não só de Portugal, como do Brasil, África e Ásia. O atlas faz parte do material oferecido ao rei D. José I, como forma de compensá-lo pela perda da Real Biblioteca destruída pelo terremoto que devastou Lisboa em 1755. Esta biblioteca foi transferida para o Brasil após a chegada da família real em 1808.