从15世纪末与16世纪初的地理大发现以后，地理学与过去时代相比，有了飞速的发展，但一直到19世纪中叶，地理学才从传统的地理学成为科学的地理学。科学的地理学的建立从其发展来看，是在三个条件的基础上建立的。这三个条件是：
第一，是人们对人类世界大部分地区有了科学的了解；
第二，是将所了解的各种地理现象表现在比较精确的地图上；
第三，是借助相关的科学发展成果，对所观察的各种地理现象进行科学的分析与归纳。
地理学是以全球的空间为对象的，在地理大发现以前，各国都是通过商业、军事和旅游等活动以扩大其所了解的空间，不但显得支离破碎，而且缺乏整体的全球观，所以所了解的地理现象都难以避免地受到地域的限制，而存在片面性，对未知地域多含有臆测，与实际有较大出入。地理大发现后，到19世纪末，除北极，俄国东北与加拿大北部，格林兰的冰天雪地，非洲的撒哈拉沙漠中心与非洲等地的热带雨林，澳大利亚中心的干旱地区，南极大部分地区外，都已留下探险人员的足迹。
地图是反映地理空间最重要的工具。只有把所研究的地理现象准确地表现在地图上，才有利于科学人员分析其空间的特性与各种地理现象之间的相互关系。因此，精确反映地理现象的地图，既是对各地理现象进行科学研究的前提，也是地理现象研究的结果。例如，有了精确地图为底图，就能把热带雨林的分布范围表示出来，结合各地所观测的气温等气候数据，就能将气候与热带雨林两种空间现象作出科学分析与校正。到19世纪时，世界大部分地区都已有各种测量完成的地图。除冰原、苔原、交通条件极端的荒漠、森林以外地区都已有实际资料的地图。欧洲大部与美国东部甚至有五万分之一的实测地图。
很多地理现象往往与相关学科有紧密联系，甚至有些研究范围相互重叠。正是这种原因，一些相关学科的发展不仅为地理学中的相关的分支学科发展提供条件，也为相互促进创造机遇。例如，地质学是研究地球岩石圈的科学，它所研究的岩石、地层、构造和地壳运动对地形学影响很大。只有对岩石圈的情况充分认识后，结合地表的流水、冰雪、重力、风力、海浪等地貌营力才能研究河流地貌、冰川地貌、重力地貌、风砂地貌和海岸地貌。
上述的条件，促进了科学地理学的建立。一个学科的建立，可以说有三个标志。
一是有一个该学科的人员组成的学术团体以交流学术，促进该学科的发展；
二是在大学中建立该学科的教学单位培养该学科的学术人才；
三是出现该学科的公认奠基性的学者，提出重要的理论性著作。
地理学的学术团体是各国的地理学会。法国巴黎学会创立于1821年，德国柏林地理学会创立于1828年，英国伦敦地理学创立于1830年，俄国地理学会创立于1845年，纽约美国地理与统计学会创立于1852年（1871年后改称美国地理学会），中国地学会创立于1909年。这些学会为组织学术交流与刊物出版，推动地理学发展起到积极作用。国际地理学会在1871年召开第一届大会。国际地理联合会于1922年正式成立，以后是每4年召开一次。
大学地理教育方面，普鲁士在1820年于柏林大学开设第一个地理学讲座。接着，德国于1874年决定在各大学设置地理教授席以培养地理学的专门人才。接着欧洲各大学先后相继任命大学地理教授，开设地理课程。终于在1899年，英国牛津大学建立地理系，著名的政治地理学家 H. J.麦金德教授担任第一任系主任，开启了世界各国在大学建地理系的先河。在我国，1913年在北京高等师范学堂（北京师范大学前身）建立历史与地理合系的史地系。1921年在南京的东南大学建立地理系。
地理学的公认奠基人是冯·洪堡（1769-1859）与卡尔·李特尔（1779-1859）。他们两位都是德国人。
洪堡生于柏林，最初学地质学，曾是一名矿业工程师。后来，热衷于探险，与一位植物学家经西班牙去南美进行科学考察（1799-1804），先后在奥利诺科河流与安第斯山等地区考察，到过南美很多国家。他广泛观察了中美洲各地的自然现象和居民生活，采集了大量的植物和地质标本。
他从南美返回欧洲，用了近20年时间，将考察资料整理成30卷本的《新大陆热带地区旅行记》出版。晚年又完成5卷本的《宇宙：物质世界概要》一书。前一著作为记事之作，后一为说理之作。在科学上的主要贡献：首创世界等温线图，指出气候除受纬度影响外，还与离海远近、海拔高度、风向等因素有关。另外，他还对气候带分布、温度垂直递减、大陆性气候与海洋性气候差异等问题进行研究；在植物带分布的水平分异与垂直分异及植物景观的世界分区的研究上创建了植物地理学。由于对海水的研究他发现了秘鲁的寒流。
在大量的实际调查中，他形成的地理思想大体可概括如下：
① 认为地球是一个整体，人只是其诸要素的一部分；
②地理学是探讨不同事物相互联系的差异性；
③研究单一地理要素时，必须考虑与其他因素的联系。在研究方法上，他主要采取经验和归纳的方法，并认为他的地理观察不是单纯地测定某一现象，而是要说明景观中大量可观察的现象在不同地区的相互结合和相互联系的方式。
卡尔·李特尔幼年受监护人影响喜爱地理，在大学学历史，但亦学习地理、数学、物理、化学、矿物、植物等课，毕业后在法兰克福大学讲授历史。1820年，他任柏林大学首任地理学教授，直到去世。他是一位著名的地理教育家，创立了柏林地理学会（1928），他著有《地球学》（有译为《地学通论》）19卷。李特尔与洪堡相比，他是一个书斋学者，基本上是收集材料进行分析、综合。但是，他却能以在德国进行观察的实践经验用以敏锐的眼光从众多的材料中抓住要点，用他的逻辑思维分析地理现象中各种因素的相互关系。
根据其著作，他在地理学思想上的贡献可以归纳如下：
①他对地理学的科学性质有明确的见地。他认为地理学将地球一切的特质、现象及关系视作一个独立的个体来研究，并且显示此整体和人类的相互关系。地理学是科学的一部分，地理学必须与其他有关学科相依存，但“必须保持自己的独立与个性”。它应“从自然的差别中去发现普遍的法则”。
②他认为地理环境是统一的、整体的，不是分散的、零碎的，所以地理不是事物的罗列和记述，而是发现其相互关系。
③地理学的中心在于阐明“一切自然现象和形态对于人类的关系”。这种关系是相互的，自然可以影响人类，人类亦可以改变自然。
④ 在人地关系中，他尤其着重相互关系的历史的演变。
洪堡和李特尔两人，一个从自然地理方面，一个从人文地理方面，为地理学的理论思维奠定了牢固的基础。