地图方位反映了地图的方向性，即图面的上下左右与实地东西南北的对应关系。它是地图的数学要素之一，可用于判别图上要素的分布位置、分布走向及要素间的方位关系，在实际应用中也有重要意义。
我们知道，除非特别指明，一般来说，现代地图的方位是上北下南，左西右东，就是说，是以北为正方位的。这一定向标准是地图学经历了很长时期的发展才形成的，我国古代地图的方位并不这么固定，以任何方向为正方位的都有。下面就对我国古代地图方位的演变作一概略介绍。
早先多以南为上
我国古代制图很早就考虑方位了。《诗经·公刘》有“既景乃冈”之句，意思是在山冈上测影以定方位。西晋地图学家裴秀创立的我国最早的地图学理论制图六体，提出了制图时应遵守的几条基本原则：分率、准望、道里、高下、方邪、迂直。其中“准望”即方位的意思。不过这里的方位是指绘制地图时要考虑地物要素间的地理位置关系，即清胡渭所说的“辨方正位，某地在东西，某地在南北之谓也”（《禹贡锥指》），它没有规定以哪个方向为正方位。那么，我国早先的地图方位实际情形如何？有无规律性？
我国宋以前的地图存世极少，有关地图制作的理论也很少，研究此前地图的方位并找出其中的规律缺乏足够的资料和证据。但根据考古发掘，结合我国传统文化的背景，我们仍然可以认为，早期的地图可能以南为上的情形较多。我国目前发现的几幅早期地图，方位多是以南为上。
1973年12月，湖南长沙马王堆三号汉墓出土了3幅帛地图，为西汉文帝初元十二年（公元前168年）前的作品。其中《长沙国南部驻军图》的上方标有一个“南”字，左方标有一个“东”字，表明其方位是以南为上的。还有一幅制图范围比驻军图大的《长沙国南部地形图》，方位与其相同。1978年河北平山县出土的一幅约制作于公元前323年至前315年的《兆域图》，系战国时期中山国王修建陵园的规划图，其方位也是上南下北。
古代地图多以南为上，与古代的方位观有关。我国古代在各个方位中，以南为尊，如古代祭天的地方就位于城市南郊。这一观念反映在地图上，便是把南方置于图的上方。
地图方位多元化
自宋以降，我国存世地图逐渐增多。通过分析可以发现，其中除了有以南方为正方位的，以其它方向为正方位的也很多。如：宋代保存下来的一些石刻地图珍品《华夷图》《平江图》《地理图》《长安城图》《禹迹图》《九域守令图》等，它们多是以北为正方位的。
南宋景定二年（1261年）周应合编撰的《建康志》中附有地图19幅，诸图定向则是以东、西、南、北为上的都有。其中的《皇朝建康府境之图》，是一幅以相当于现在的南京地区为主要制图区域的政区图，其方位就是以东为上。
地图方位趋向于多元化，是由于地图方位本身就是人为规定的，并无一定之规，其选定在演变过程中尊崇南方的色彩逐渐淡化了，越来越多地考虑到不同因素的要求，尤其是使用的方便。清学者俞正燮所说的“凡舆地悬图宜以北为上，几案展阅之图宜以南为上”（《癸巳存稿》），就是这个意思。如明代军事学家、地图学家郑若曾的《筹海图编》中有海防图《沿海山沙图》72幅，表示我国自今广西钦州南龙港西南的海域起至辽东鸭绿江畔沿海一带的山脉、河口、海湾、港口、岛屿、礁石以及堡、寨、营、卫、所、烽堠等内容，这些地图大都把大海置于图幅的上方，大陆绘于下方，它们的方位随海岸线的蜿蜒曲折而不断变化。图面这样布局，陆地驻防军队观察地形时把地图和实地方位对应起来非常方便。这里各图定向完全以实用为原则，而不是拘泥于某种固定的方位模式。
其实，前面介绍的早先地图以南为上也包含着实用的因素。那时地图主要是供帝王等人使用的。他们坐北面南，地图以南为上供他们坐阅正好与实地方位相一致。
此外，制图区域的形状，作者描绘地形的角度，印版幅面的状况等因素，也对地图的定向有影响。
向以北为上统一
明末清初时期，西方先进的经纬度制图法开始传入我国。这一方法主要是通过观测北极星的高度测量地球纬度的，绘制地图时以经线方向作为定向的基础，并以北为正方位。经纬度制图法开启了地图方位向以北为上的统一。
在经纬度制图法前，也有地图以北为上，如上文提到的一些宋代石刻图，它们为什么不能算作地图方位以北为上的源头？因为它们以北为上的原因不是地图方位向以北为上统一的决定因素。
清初康熙年间，我国用经纬度法完成了一部全国实测地图集《皇舆全览图》。图上以通过北京的子午线为中央经线，纬线与中央经线垂直，以北为正方位。该图自传出内府后，在很长一段时间内都是其它地图编制的基础和重要参考资料，自然它的方位标准也被沿袭下来。因此可以说，此图集对我国地图方位的归于一统有着重要的影响。自此图集后，当然，更确切的说法应是自经纬度制图法得到应用后，地图的正方位逐渐向一个方向统一了。
清末光绪年间，清政府组织编制了全国分省地图集《大清会典舆图》。其测绘章程中有一条明确地把地图的方位规定为“上北下南，左西右东”。可见，以北为正方位这时已成为制图的规范要求了，地图把任一方向都可以作为正方位的局面基本结束。