可以想像，遠在最古老的地理文獻形成以前，地理知識的發生和發展必然早已經歷了一個長期的過程。然而，文字的出現和廣泛使用，無疑促進了地理知識的發展。據研究，商代的甲骨文中有大量與地理有關的文字，包括不少城市、河流、聚居地和狩獵區的地名，豐富的氣象、氣候記錄，以及許多野生動物的名稱和分類知識等，反映了當時地理知識的日漸豐富。
一般來講，地理知識的增長與人們活動的區域範圍、經濟的發展、交通是否發達有著密切的關係。我國從夏、商、周三代開始，勢力範圍日益擴大，人們接觸的地理知識越來越多。傳說大禹治水後，曾鑄九鼎，將全國各地的山川草木奇禽異獸分門別類地鑄在九鼎之上，表示了豐富的自然地理內容。《夏小正》雖然成書於春秋戰國，但其中的資料卻十分古老，裡面的物候知識已形成系統，反映了夏代前後物候知識的發展。歷史研究證明，商代的勢力範圍已達長江以南，而且商的都城曾多次遷移，其地理知識的增長不言而喻。西周時期，人們的地理知識更為豐富，如《詩經》305篇中，有大量的文字描寫當時的地理環境面貌，還記錄了豐富的物候、氣象、地形與植物的關係等知識。其中《十月之交》「燁〔ye葉〕燁震電，不寧不令。百川沸騰，山冢崒〔zu族〕崩。高岸為谷，深谷為陵」，記錄的是周幽王二年(公元前780年)所發生的大地震，已有地殼變動的思想萌芽。除了《詩經》，《左傳》、《易經》和《尚書》等早期文獻中也有許多地理內容。
春秋戰國時期，我國的疆土更加廣大，各民族間的來往日益頻繁。由於生產的發展，交通、貿易亦隨之發達，人們對地理知識的了解不論在廣度上和深度上都得到空前的提高，並開始對地理知識進行系統的整理和綜述，以服務於生產和政治需要。如《周易·繫辭上》「仰以觀於天文，俯以察於地理，是故知幽明之故」一句，不僅提出了「地理」這一概念，而且指出了它的重要性。基於這種背景，《禹貢》、《山海經》和《管子·地員》等地理專著和專篇便應運而生了。《禹貢》大約成書於戰國時期，書中以自然條件將我國分為九州，並描述了我國的山脈和河流情況。該書是我國第一部系統的地理著作。《山海經》中的《五藏山經》(又稱《山經》)部分成於戰國時代，它將全國山脈分為中、南、西、北、東五個大區，每區又分若干行列，然後從每列首山開始，依次敘述各山的位置、水文、動植物、礦產和神話等內容。本書記載的山川比《禹貢》更為豐富詳細，描述的地理範圍也更廣闊，已有山脈、水系概念的雛形，但其中摻雜了一些離奇怪誕的內容，各山的方向和距離也不完全可信。《管子》一書是假託春秋齊國管仲所編，實際成書於戰國時期。《地員》篇前半部分將土地分為五大類20多個小類，分述其地貌、土壤、植物的特點，是世界上第一個土地類型等級系統；後半部專論土壤，將土壤分為上、中、下三等，每等又分六類，每類又分五種品色，共計90種品色，分別論述其土色、土質、所宜的谷種等，反映了當時土壤知識的豐富和提高。這一時期，地圖的繪製也有重大發展。《周禮》中記載了掌管地圖的職官、各種地圖的名稱和用途等。《管子·地圖》更指出「審知地圖」，了解地形地貌在軍事上的重要性。1978年河北平山古中山國中山王墓(約公元前310年)出土的《兆域圖》(墓區規劃平面圖)和甘肅天水放馬灘秦墓出土的七幅戰國末期地圖，是我國現存最早的地圖。這些地圖已按一定的方向、距離和比例繪製，說明當時製圖技術已有相當高的水平。
秦漢迄至南北朝，是我國地理學發展的一個重要時期。先是秦始皇在公元前221年統一六國，建立郡縣制，實行中央集權，並大修馳道以通達全國；之後是漢承秦制，廢除了秦的苛政，使經濟、文化、科技高度繁榮，國力日強，向邊疆進行了強有力的擴張；至南北朝時期，雖然社會處於分裂和動蕩的局面，但中原人口的南遷和中外及水陸交通的興盛，大大開闊了各民族的地理視野。這些都是地理學發展的有利因素，因而促使中國傳統地理學在這一時期逐漸形成，產生了一些具有開創性的著作。首先是《史記》、《漢書》設地理專篇，開拓了地理研究的新領域。司馬遷的《史記·貨殖列傳》是我國最早的經濟地理學著作，它主要敘述了漢初及以前農業、手工業、商業的分布以及在各主要區域(劃分了10個經濟區)的發展概況。司馬遷在《史記》中設置該篇，是一個創舉，對以後正史「食貨志」的編纂有深遠影響。班固的《漢書·地理志》是我國第一部用「地理」命名的地理學著作，是我國最早以疆域政區為主體的地理著作，也是我國沿革地理的最早著作。該書的主要部分以漢平帝元始二年(公元2年)疆域政區為綱，依次敘述各郡、縣的建制沿革，郡下記有戶口以及某些重要的自然和經濟情況，縣下則根據地區特點，記有山、川、水利、特產、官營工礦和著名的關塞、祠廟、古迹等。《漢書·地理志》對我國地理學的發展有極大影響，如二十四史中有16部設有「地理志」，它們都是以《漢書·地理志》為典範寫成的；我國後來出現的地理總志和地方志等地理著作，也無不受其影響。由於歷代編修的疆域政區地理志是我國古代地理著述中最基本最重要的一部分，具有傳統特色，因此，《漢書·地理志》在我國古代地理學體系的形成上有重要地位。這一時期，我國陸地水文的研究也有所創新和發展。三國時桑欽的《水經》是我國第一部記述河道水系的專著，其中共記載了137條河流的發源、流經地區、最後歸宿，並涉及流經地區的山川文物等。該書開創了水志的記述體裁，確立了以水證地的方法，但內容簡單，其中錯誤也多。晉代以後，為《水經》作注的主要有兩家：一為晉代郭璞，一為北魏酈道元。唐以後郭書失傳，惟有酈書傳世。酈道元的《水經注》，名為注釋《水經》，其實自成巨著，是我國6世紀前最全面系統的綜合性地理著作。這一時期，由於張騫通西域、三國東吳對南方的開發和水上交通發達，以及佛教傳入，不少僧人西行取經等等，人們的地理視野極為開闊。當時描述各地州郡及山川地理的「地記」和描述沿途見聞的旅行記都開始興盛。據《隋書·經籍志》記載，記海內外山川地理的著作達139種、1432卷之多。「地記」方面除了上述專記水道的《水經》和《水經注》外，還有專記各地區的《三巴記》、《婁地記》、《湘州記》，專記名山的《廬山記》、《幕阜山記》以及綜述全國各地的《畿服經》、《地理書》、《地記》等；遊記方面則有《佛國記》、《遊行外國傳》、《慧生行記》等等。可惜這些著作基本上已散失殆盡。現存最早的以真實地理為對象的遊記是《佛國記》 ，書中記述了東晉法顯西行取經的沿途見聞，關於阿富汗、尼泊爾、巴基斯坦、印度、斯里蘭卡等地以及南海航行的情況都是本書首次記錄。該書開創了地理著作中遊記式的新體裁。這一時期地圖學也有重大發展，湖南長沙馬王堆漢墓出土的地形圖、駐軍圖等地圖，已具有山脈、河流、居民點和道路等現代地圖的基本要素，形成了較系統的圖例，有一定的比例尺，證明漢代勘測地圖的精度已達到較高水平。晉代裴秀在總結前人經驗的基礎上，結合自己的製圖實踐，建立起一套地圖製作的理論原則——「製圖六體」，即分率(比例尺)、准望(方向)、道里(路程)以及高下、方邪、迂直(三者是用來求複雜地形的水平直線距離)。「製圖六體」的提出，是我國地圖學史上具有劃時代意義的大事，使我國地圖的繪製向更精確的方向邁進了一步。
唐、宋、元三朝，全國統一，國勢強盛，經濟文化昌盛，邊疆地區得到開發，中外交通更是空前發達，因此地理學研究也呈現出繁榮景象。由於行政管理的需要，統治者對了解和掌握全國土地、物產、風俗以及其他地理情況十分重視，這就促使方誌形式地理著作的蓬勃發展並趨於規範化。方誌記述的是各級行政區的歷史沿革、地理面貌及人文經濟等情況，是我國古代地理著作中的主要組成部分。僅《中國地方志聯合目錄》(1985年)著錄的就達8000種以上。正因為如此，歷史上常把地理學稱為方輿之學。現存最早的地方志是唐代開元、天寶年間的《沙州(今甘肅敦煌地區)都督府圖經》，現存最早的古都志是北宋宋敏求的《長安志》，另外，南宋范成大的《吳郡志》因記述全面、詳略得當、體例完備，而被稱為「地誌中之善本」。值得注意的是，唐和北宋的地方志以「圖經」的形式為主，即由地圖和文字兩部分組成，南宋以後，大多數地方志就有文無圖了。在地方志的基礎上，地理總志的編纂也繁榮起來。唐代李吉甫的《元和郡縣圖志》是現存最早的一部全國性的地理總志，書中以當時的鎮、府、州為綱，以縣為目，分別記述沿革、州境、四至和八到(該府州四方界限和到鄰近州府及都城的距離)、戶口、貢賦、物產、山川、道里、古迹等，而且按圖識志，使人一目了然。該書的體例為後世地理志和地方志