В ХХ веке резко увеличился объем картографической деятельности в России: если к 1917 году Корпус военных топографов имел 6 000 номенклатурных листов карт различных масштабов, созданных за годы существования Депо карт и КВТ, то в последующие 50 лет советская топогеодезическая служба насчитывала уже свыше 140 000 номенклатурных листов (не считая карт различных атласов).

Уже в первые десятилетия ХХ века карта стала частью русской культуры. В1920-е годы была заложена научная база советской картографии. В 1930 году Московский межевой институт преобразован в Московский геодезический институт (с 1936 года — Московский институт инженеров геодезии, аэрофотосъемки и картографии), а землеустроительный факультет выделен в самостоятельный вуз— Московский институт инженеров землеустройства. В октябре 1932 года на географическом отделении физико-математического факультета МГУ появляется кафедра геодезии и картографии.

С 1927 года в «Аэрогеодезии» (существует с 30 июня 1920 года; ныне — ФГУП «Аэрогеодезия») для картографирования стала широко применяться фотосъемка с аэростатов и самолетов.

Советская картография, опираясь на мощную математическую науку, превратилась в индустрию с развитой системой производственных и научных подразделений. Военно-топографическая служба и Главное управление геодезии и картографии в первые месяцы войны создали карты территории страны до Волги включительно в стотысячном масштабе. Войска Красной армии эти карты получили вначале 1942 года.

В 1950-х годах была завершена Государственная съемка страны в масштабе1:100000. Одновременно началась съемка территории страны в масштабе1:25000, которая завершилась в1985году.

С началом космической эры наука получила новые методы определения координат точек земной поверхности, изучения и картографирования Земли. В1970-е годы индустриально используются данные космической съемки.

Появление лазерных и цифровых геодезических приборов вывело процесс топографических работ на принципиально новый уровень. «Энергичное внедрение в современную науку методов моделирования позволило полнее оценить практическую ценность карт как пространственно-временных моделей реального мира, отображающих те стороны, свойства и процессы действительности, которые существенны для целей конкретных исследований. Карты не только закрепляют и передают в экономной форме знания о положении и состоянии явлений, но и делают наглядными их пространственные взаимосвязи и закономерности размещения» (К. А. Салищев. Картоведение. М., 1990).

К началу 1990-х годов относится массовое внедрение геоинформационных технологий — научно-технического комплекса, позволяющего формализовать и реализовывать накопление, хранение, обработку и использование пространственно координированных данных с помощью средств географических информационных систем (ГИС). В последние годы ГИС-технологии находят широкое распространение не только в картографии, но и в целом ряде отраслей экономики, а также активно используются в сети Интернет.

Научно-технический прорыв последних лет — спутниковые системы позиционирования, ССП (Global Positioning System, GPS, GPS-system) — технологические комплексы, предназначенные для позиционирования объектов на поверхности Земли. GPS-системы позволяют отслеживать координаты (и их изменение) даже быстродвижущихся объектов.

Из всего этого следует, что уровень научного и технического обеспечения отрасли был очень высок. Однако секретность и закрытость деятельности Высшего геодезического управления, учрежденного в 1919 году декретом Совета народных комиссаров (с середины 1920-х годов управление попадает под контроль НКВД), не позволяют обнародовать достижения отечественной картографии. Наоборот, принимаются меры по затемнению истинных картографических данных вплоть до смещения координат. Так, например, на картах городов Москвы и Ленинграда отсутствовало 40 процентов улиц и переулков. На топографических картах обозначались только главные дороги. Такая закрытость представлялась анекдотической в век космической съемки, позволяющей обнаруживать из космоса расположение не только наземных объектов, ноиобъектов, запрятанных глубоко под землей.

Кроме секретности, характерной чертой советской картографии была сверхцентрализация, которая также, сыграв положительную роль поначалу (была проведена картография всей территории, а также Крайнего Севера, пустынь), выступала тормозящим фактором в развитии отрасли.

ХХ век был веком тематического картографирования. Геодезия обслуживала интересы разных управлений народного хозяйства.