地理信息系统脱胎于地图，它们都是地理信息的载体，只有获得、存储、编辑、处理、分析与显示地理数据的功能。地图是地理学的第2代语言，而地理信息系统将成为地理学的第3代语言。20世纪60年代初，在计算机图形学的基础上出现了计算机化的数字地图。1950年，麻省理工学院为它的旋风一号计算机制造了第一台图形显示器；1958年，美国的一家公司在数字记录仪的棊础上研制成滚筒式绘图仪；1962年，麻省理工学院的一名研究生在其博士学位论文中，首次提出了计算机图形学的术语，并论证了交互式计算机图形学是一个可行的、有用的研究领域，从而确立了这一科学分支的独立地位。在此基础上，地理信息系统发展起来。
20世纪60年代初，计算机技术开始用于地图量算、分析和制作，由于机助制图具有快速、廉价、灵活多样、易于更新、操作简便、质量可靠，便于存储、量测、分类、合并和覆盖分析等优点而迅速发展起来。
60年代中期，由于对于自然资源和环境的规划管理及应用加速增长的滞要，对大量空间环境数据存储、分析和对显示技术方法改进的嬰求，以及计算机技术及其在自然资源和环境数据处理中极用的迅速发展，促使对地图进行综合分析和输出的系统日益增多。
60年代中后期，许多与GIS有关的组织和机构纷纷建立并开展工作，如美国城市和区域系统协会（UR1SA）1966年成立，美国州信息系统全国协会（NASIS）1969年成立，城市信息系统跨机构委员会（UAAC）1968年成立，国际地理联合会（1GU）的地理数据遥感和处理小组委员会1968年成立，等等。这些组织和机构相继组织了一系列地理信息系统的国际讨论会。
最初的系统主要是关于城市和土地利用的，如加拿人地理信息系统（CGIS）就是为处理加拿人土地调査获得的大量数据建立的。该系统由加拿人政府组织于1963年开始研制实施，到1971年投入正式运行，被认为是国际上最早建立的、较为完善的、大型的地理信息系统。
由于计算机硬件系统功能较弱，限制了软件技术的发展。这一时期地理信息系统软件的研制主要是针对具体的G1S应用进行的，到60年代末期，一些针对G1S只体功能的软件技术有了较大进展。
进入20世纪70年代以后，由于计算机硬件和软件技术的飞速发展，尤其是大容量存取设备——硬盘的使用，为空间数据的录入、存储、检索和输出提供了强有力的手段。用户屏幕和图形、图像卡的发展，增强了人机对话和高质量图形显示功能，促使GIS朝着使用方向迅速发展。一些发达国家先后建立了许多不同专题、不同规模、不同类型、各具特色的地理信息系统。如美国森林调査局幵发了全国林业统一使用的资源信息显示系统；美国地质调査所开发了多个地理信息系统，用于获取和处理地质、地理、地形和水资源信息，较典型的有G1RAS；日本国土地理院从1974年开始建立数字国土信息系统，存储、处理和检索测量数据、航空图像信息、行政区划、土地利用、地形地质等信息，为国家和地区土地规划服务；瑞典在中央、区域和市三级建立了许多信息系统，比较典型的如区域统计数据库、道路数据库、土地测量信息系统、斯德哥尔摩地理信息系统、城市规划信息系统等；法国建立了地理数据库G1TAN系统和深部地球物理信息系统等。
此外，探讨以遥感数据为基础的地理信息系统逐渐受到重视，如将遥感纳入地理信息系统的可能性、接口问题，以及遥感支持的信息系统的结构和构成等问题；美国喷气推动实验室（JPL） 在1976年研制成功兼具影像数据处理和地理信息系统功能的影像信息系统IBIS (Image Based Information System)，可以处理Landsat影像多光谱数据；NASA的地球资源实验室在1979年至1980年开发了一个名为ELAS的地理信息系统，该系统可以接受LandsatMSS影像数据、数字化地图数据、机载热红外多波段扫描仪及海洋卫星合成孔径雷达的数据等，产生地面覆盖专题图。
由于这一时期GIS的需求增加，许多团体、机构和公司开展了GIS的研制工作，推动GIS软件的发展。据IGU地理数据遥测和处理小组委员会1976年的调査，处理空间数据的软件已有600多个，完整的GIS有80多个。这一时期地图数字化输入技术有了一定的进展，采用人机交互方式，易于编辑修改，提高了工作效率，扫描输入技术出现。图形功能扩展不大，数据管理能力也较小。这一时期软件最重要的进展是人机图形交互技术的发展。
由于计算机的发展，推出了图形工作站和个人计算机等性能价格比人为提高的新一代计算机，计算机和空间信息系统在许多部门广泛应用。随着计算机软件、硬件技术的发展和普及，地理信息系统也逐渐走向成熟。
这一时期是地理信息系统发展的重要时期，计算机价格的大幅度下降，功能较强的微型计算机系统的普及，以及图形输入、输出和存储设备的快速发展，人人推动了地理信息系统软件的发展，并研制了大量的微型计算机G1S软件系统。由于微型计算机系统的软件环境限制较严，使得在其屮发展的许多算法和软件技术具有很高的效率，G1S软件技术在以下几个方面有了很大的突破。
在栅格扫描输入的数据处理方面，尽管扫描数据的处理要花费很长的机时（与扫描时间相比为10:1），但是仍可人人提高数据输入的效率；在数据存储和运算方面，随着硬件技术的发展，GIS软件处理的数据量和复杂程度人人提高，许多软件技术固化到专兩的处理器中；遥感影像的自动校正、实体识别、影像增强和专家系统分析软件也明显增加；在数据输出方面，与硬件技术相配合，GIS软件可支持多种形式的地阁输出；在地理信息管理方面，除了DBMS技术已经发展到支持大型地图数据库的水平外，专门研制的适合G1S空间关系表达和分析的空问数据库管理系统也有了很人的发展。
进入20世纪90年代，随着地理信息产业的建立和数字化信息产品在全世界的普及，地理信息系统深入到各行各业乃至各家各户，成为人们生产、生活、学习和工作屮不可缺少的工具和助手。地理信息系统已成为许多机构必备的工作系统，尤其是政府决策部门，在一定程度上由于受地理信息系统影响，改变了现有机构的运行方式、设置与工作计划等。而且，社会对地理信息系统认识普遍提高，需求人幅度增加，从而导致地理信息系统应闲的扩大与深化。国家级乃至全球性的地理信息系统已成为公众关注的问题。
自20世纪90年代起，中国地理信息系统步入快速发展阶段。力图使地理信息系统从初步发展时期的实验、局部极用走向实用化和生产化，为国民经济重大问题提供分析和决策依据。同时，地理信息系统的研究和应用正逐步形成行业，具备了走向产业化的条件。
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