隋唐時期，隨著地理學的發展，地名研究亦相應地深入與提高了。當時除《隋書·地理志》、《舊唐書·地理志》、《新唐書·地理志》外，還出現了不少記錄有大量地名的全國總地誌、地方圖經志書和地圖。可惜受那時印刷條件的限制，保存下來的為數甚少。其中隋代有郎茂撰100卷的《隋州郡圖經》和崔賾〔ze責〕等撰1200卷的《隋區宇圖志》。很可惜，兩書均已散佚。據《漢唐地理書鈔》輯錄，兩書均含有對地名淵源和地名沿革的說明。如前書解釋雁門縣棗戶城和金陵古冶城說：
雁門縣有棗戶城，初築此城，以地多棗樹為名；
金陵有古冶城，本吳鑄冶地也。
唐代《括地誌》和《元和郡縣圖志》也是全國性總地誌。《括地誌》是唐初魏王李泰編纂，共555卷，成書於貞觀十六年(公元642年)，可惜僅存輯本。《元和郡縣圖志》是中唐當朝宰相李吉甫撰，共42卷，成書於元和八年(公元813年)。因該書除志文外，附有不少地圖，故稱作圖志，在流傳過程中地圖佚失(志文亦佚數卷)，故後世學者稱其為《元和郡縣誌》。
從這兩部著作及同時期的其他一些輿地書的內容來看，唐代地名研究又出現了新的進展，主要表現在以下幾個方面：
(1)地名解釋的數量增加《漢書·地理志》共收錄地名4500多個，從各個不同角度作解釋，包括地名淵源解釋的共778個，只佔21.7%；而《括地誌》(輯本)收錄地名2240多個，從各個不同方面作解釋的達100%；《元和郡縣誌》(殘本)收錄地名4371個，從各個不同方面作解釋的地名佔95%以上。其中最突出的特點是對地名語源和語義解釋的增加。
(2)地名解釋內容擴展作為全國性地誌，兩書對地名的解釋，取材豐富，均兼具地名學與地誌學兩個方面的內容。單就地名學方面來說，從《漢書·地理志》到《元和郡縣誌》，在地名解釋上，由不錄地名的別名到記錄別名，這當然是地名研究的一個進步，也是地名解釋內容的擴展。
(3)地名淵源的記錄與總結在歸納和總結地名淵源的類別方面，《漢書·地理志》僅有7類，《水經注》24類，《元和郡縣誌》則已達到27類。如《元和郡縣誌》釋咸陽：
山南曰陽，水北曰陽，縣在北山之南，渭水之北，故曰咸陽。
《括地誌》釋絳縣乾河：
其水冬干夏流，故曰乾河。
咸陽與乾河兩地名均具有語源和語義雙重淵源。
(4)地名讀音和書寫的規範化地名讀音與書寫的規範化，是兩書對《水經注》的深入與發展。如地名的讀音，漢代征縣，「後人誤為澄縣」。《元和郡縣誌》指出，「韋昭雲，『征，音懲』，征、澄同聲」。又漢代有略畔道，唐置樂蟠縣，《元和郡縣誌》則指出，「按略畔，樂蟠，皆指此城，方言訛舛，故不同耳」。關於地名的書寫，唐置圍川縣，「取今縣南湋川水為名」，《元和郡縣誌》則進一步指出「圍」字來源，「湋，近代訛作圍。」《括地誌》指出，「鄠〔hu戶〕縣，本夏之扈國也」，這種古今地名之不同也是地名書寫訛誤的結果。指出地名因讀音與書寫不同，容易造成地名的混亂，這本身就是地名讀音和書寫的規範化工作。
在失傳的書中，有些重要內容常被其他書所引用而被保存下來。有人將這些引文再搜集排比成冊，仍用原來的書名，這叫做輯佚工作。例如清人王謨所輯的《隋州郡圖經》，孫星衍所輯的《括地誌》都是佳本。我們今天讚美寧夏的銀川平原為「塞上江南」，以為這是近代的事，可是根據《隋州郡圖經》的記載，北周和江南的陳國大戰於徐州，俘虜南兵10多萬，將一部分江南的官兵安置在靈州(今靈武)一帶屯墾，故出現「塞上江南」提法。《隋州郡圖經》之所以對「塞上江南」作出這樣解釋，可能早在隋前銀川平原已經有了這一雅稱。
隋唐兩代的《隋州郡圖經》、《括地誌》和《元和郡縣圖志》這三部巨著有可能都是當時包括地名最多的書，都有助於我們對古代地名的了解，當然其中訛誤也是難免的。《元和郡縣圖志》既說楚將鍾離眛是朐縣(在今連雲港市)人，卻也將其家鄉伊廬說成是在今湖北襄樊市西北的古中廬縣。像這樣失於考核的錯誤還是有一些的。李吉甫身居政府要職，學術活動難免要依靠一些助手，資料來源不一，其中訛誤也是難免的。他還著有《古今地名》三卷，可惜早已失傳。
除此之外，據《舊唐書·玄宗本紀》記載，唐朝政府還曾於天寶元年(公元742年)，更改重名和不穩定的縣名110處。總之，到我國唐代地名研究的內容及涉及的領域較過去明顯擴展了。
在用地圖反映地名歷史變化方面，唐代學者賈耽首創了「古墨今朱」，雙色註記的製圖技術，為編製歷史地圖、準確地反映行政區劃變動和地名沿革提供了可靠的技術手段。賈耽就是利用這一技術繪製了著名歷史地圖《海內華夷圖》。「古墨今朱」的雙色註記地名及相關製圖技術長期為後世學者繼承和運用。直到今天，譚其驤主編《中國歷史地圖集》、侯仁之主編《北京歷史地圖集》也還是運用了唐代賈耽創造的這一製圖技術。
唐代高僧玄奘的《大唐西域記》則是記載域外地名的一部要籍，他在印度求法17年，先在當時佛學中心那爛陀寺學習，該寺地處今巴特那東南90公里。回國前曾經在一次有18個國王、6000多僧眾參加的辯論大會上，作了中心發言，竟無一人敢置異辭，可見其對佛學研究的淵博精深。他的足跡遍於五印度，歸程中取道陸路，返回長安。在《大唐西域記》一書中，所述國家就有137個(其中也包括一些目前在我國境內或屬於唐代隴西道管轄的地方)，其下屬地名當然為數很多。
記錄海上地名較重要的當推賈耽的《廣州通海夷道》，附載於宋人所編的《新唐書·地理志》中，包括山、石、國、洲、河、海、城等名稱，是探索這一帶地名的重要資料。