Die Kartenabteilung verfügt über eine Vielzahl kartographischer Materialien. Schwerpunkte bilden insbesondere:

• Topographische Karten und Kartenwerke aller Länder und Zeiten, darunter auch originale Handzeichnungen preußischer Landesaufnahmen
• Atlanten, vornehmlich des 19. und 20. Jahrhunderts
• Stadtpläne weltweit und in allen Typen
• Ansichten und Veduten bis zur Mitte des 20. Jahrhunderts
• Militärkarten der Kartensammlung des 1919 aufgelösten Großen Preußischen Generalstabs
• Globen mit Schwerpunkt auf deutschen Produkten zwischen 1800 und 1950
• Kartographische Sonderformen wie Reliefs, Wandkarten, Druckträger oder taktile Karten etc.
• Literatur über Kartographie und alle Facetten von der Geschichte bis zu Geo-Informationssystemen mit über 35.000 Bände, von denen ca. 4.500 in den Lesesälen aufgestellt sind.

Treuhänderisch verwaltet werden die alte Kartensammlung und Bibliothek der Gesellschaft für Erdkunde zu Berlin (umfasst ca. 15.000 Karten und 40.000 Bände bis 1939) und das Archiv der Deutschen Gesellschaft für Kartographie (DGfK). In die Bestände aufgegangen ist die Depotbibliothek der DGfK, darüber hinaus betreut die Kartenabteilung übernommene Behördensammlungen sowie weitere private Nachlässe.