到了公元前202年至公元220年的汉代，地图的绘制已达到很高的水平，地图的运用更加普遍，并且出现了各种类型、各种用途的地图。
文献中记载最多的是各地的地形图。
汉武帝建元六年(公元前135年)，淮南王刘安向武帝建议不要进攻闽越时曾说：“以地图察其山川要塞，相去不过寸数，而间独数百千里。”(在地图上观察闽越国的山川要塞，相差不过一寸多，但实际上的距离有数百上千里。)这应该是一种画着地形和军事设施的小比例尺地图。元朔六年(公元前123年)，淮南王企图起兵叛乱，与谋臣左吴等按照“舆地图”，日夜不停地部署兵力和行军路线。“舆”是记载非常详细的意思，可见这种舆地图比例尺相当大、内容也相当详细。
《史记·大宛列传》中记载了这样一件事：汉武帝时，张骞及其率领的使者从西域归来，向武帝报告了他们“穷河源”(一直追踪到黄河的发源地。实际是误以今新疆塔里木河为黄河的上源)，发现黄河发源于于阗〔tian田〕，并且带回了当地山上采来的玉石。汉武帝“案古图书”(查考了古代的图书)，将黄河发源的山命名为昆仑。值得注意的是，这里的“图书”，并不是我们今天对书籍的通称，因为古代的“图”与“书”是完全不同的两个概念，所以“图”就是地图，这说明西汉时还保存着的古代地图已经包括今新疆的范围，并且绘出了当地的山川。
汉武帝太始年间(公元前96—前93年)，有一个名延年的人上书道：“河出昆仑，经中国，注渤海，是其地势西北高而东南下也。可案图书，观地形，令水工准高下，开大河上领，出之胡中，东注之海。”(黄河发源于昆仑山，流经中国，注入渤海，地势是西北高而东南低。可以根据地图和资料，考察地形，命令水利工程师量出高度的差别，将黄河引过分水岭，使河水流经匈奴地区，再东流入海。)延年的建议说明当时的地图不仅已包括黄河上游和今新疆境内的昆仑山，而且可以看出地势的高低。
东汉永平十二年(公元69年)，王景受命治理黄河，汉明帝在召见后，特意赐给他《山海经》、《河渠书》和《禹贡图》。虽然我们无法肯定《山海经》和《河渠书》中是否附有地图(这也是完全可能的)，但《禹贡图》的名称就明白无误地说明，这是一幅或多幅描绘《禹贡》一书有关内容的地图，而《禹贡》的内容包括ib.黄河及其支流，有关的山脉、山峰、城邑、物产、土壤、植被等许多方面。
东汉初年还出现了立体地图的雏形。建武八年(公元32年)，汉光武帝将要出征隗〔kui葵〕嚣，马援在他面前“聚米为山谷，指划形势”(用米堆成山谷的形状，讲解敌我双方形势)，光武帝听后连声称赞，说：“虏在吾目中矣。”(敌军都已在我眼中了。)大概这种以米垒成的立体地图是相当直观的。
由于绘制地图的技术已比较普及，文武官员往往随时随地绘成新的地图，作为行军作战或治理开发的工具。朝廷也经常命令有关官员绘制新的地图，以适应军事或行政的需要。
如武帝天汉二年(公元)，汉将李陵率步兵5000人出居延(今内蒙古额济纳旗一带)，北行30日，到达浚稽山(约在今蒙古国土拉河、鄂尔浑河上游以南一带)。李陵将所经过的山川地形画成地图，派部下骑士陈步乐上报武帝，使武帝非常满意。
征和四年(公元前89年)搜粟都尉桑弘羊和丞相御史向武帝建议：轮台(今新疆轮台县东南)以东的捷枝、渠犁有5000顷以上的土地可以开垦，可以调遣戍卒去实行屯田。可以设立三个校尉官分别负责，要求他们“图举地形”，开发水利，及时扩大五谷的种植。看来，这些校尉在勘察地形的同时，负有绘制成地图上报之责。尽管这一建议被武帝否决而未能实行，但证明这是文武官员一项正常的职责。
昭帝元凤三年(公元前78年)，张千秋和大将军霍光的儿子霍禹随度辽将军范明友征乌桓(今内蒙古东南和辽宁西北一带的少数民族)。回来后，霍光召见张千秋，问他战斗方略和山川形势，张千秋边说军事形势，边在地上画成地图，一点没有遗忘。但问霍禹时，他却记不清楚，回答说：“都已有文书记录了。”张千秋能随手画成地图，固然与他记忆力强有关，但也证明了当时地图应用的普及。或许霍禹所说的“文书”中，也包括了有关人员在行军途中画成的沿途地图，张千秋只是凭记忆重画而已。
东汉章帝(公元75—88年在位)时，侍御史李恂〔xun寻〕奉命巡视幽州(今山西东部、河北、辽宁一带)，在北部边疆抚慰少数民族。李恂将所经过地区的山川、屯田、聚落绘成详细的地图百余卷，回京后上奏朝廷，受到章帝的嘉奖，被封为兖州刺史(今山东西部、河南东部一带的监察官)。李恂画的大概是非常详细的分幅地图，所以才会有百卷之多。
随着汉朝疆域的扩展和与周边少数民族交往的频繁，汉人的地理知识不断增加，所绘制的地图的范围也逐渐扩大。东汉永元元年(公元89年)，汉将窦宪
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