La colección de cartografía del museo es muy rica y variada. La parte central son las más de 2.800 cartas náuticas de cronologías que van des del siglo XV hasta el XX. Las más antiguas son cartas manuscritas y coloreadas, generalmente sobre pergamino; a partir del siglo XVII se popularizan las cartas impresas sobre papel. Las áreas geográficas más representadas corresponden, en general, a las zonas más vinculadas a nuestra historia: el Mediterráneo, las costas europeas y el Atlántico. La presencia de otros océanos es menor, pero en general la colección cubre prácticamente todo el mundo. La más antigua es la carta de Vallseca de 1439, acompañada de una importante colección de cartografía de la escuela mallorquina, de los siglos XVI y XVII. Las más modernas son las que aún se utilizan, y tienen un valor especial las cartas navegadas, que contienen marcas o anotaciones de su vida activa. Así, podemos tener representaciones de mares y costas durante más de cinco siglos, en algunos casos de forma casi continuada.
Pero no sólo encontraréis cartas: el fondo incorpora otros materiales como globos terráqueos, derroteros, atlas, dibujos y cualquier representación geográfica vinculada al descubrimiento del mundo.