Zentrale Anlaufstelle für kartographische Materialien ist die Kartenabteilung mit ihrem Lesesaal Karthago im Haus Unter den Linden. Dort nutzen Interessierte über eine Million Karten und die zugehörige Fachliteratur.

Die Bestände aus der Zeit zwischen 1500 und 1939 umfassen 450.000 Karten und Dokumente. Vor allem aufgrund des hohen Anteils handgezeichneter Karten des 18. und 19. Jahrhunderts gehören sie zu den bedeutendsten weltweit.

Der Bestand an aktuellen Materialien ab 1940 wurde besonders über das von der DFG bis 2015 geförderte Sondersammelgebiet Topographische Karten sowie den von 2016 bis 2026 geförderten Fachinformationsdienst (FID) Kartographie und Geobasisdaten jährlich um mehrere Tausend Blätter, zunehmend in elektronischer Form, erweitert.

Kleinere, oftmals aber besonders wertvolle Bestände und Einzelobjekte werden durch die Abteilung Handschriften und Historische Drucke, die Orient- und die Ostasienabteilung betreut. Dabei handelt es sich um originale Handzeichnungen.

Die Staatsbibliothek bewahrt insgesamt über 1,5 Millionen kartographische Materialien auf. Davon wurden mittlerweile mehrere Tausend digitalisiert.