1869年（明治2年）5月に民部官庶務司戸籍地図掛として設立されたのが行政組織としての起源であるが、近代政府としての測量・地図に関する制度的な嚆矢としては、明治元年12月24日に行政官から府県・諸侯に対し発せされた、管轄地図を凡例等について詳細に指示した上で調製させる旨の沙汰 ⇒[1]にまで遡ることができる。戸籍地図掛は翌1870年（明治3年）には民部省地理司へと拡充、1871年（明治4年）に民部省が廃止されて一時期大蔵省租税寮へ管轄が移った後、内務省が設置された1873年（明治6年）の翌年1月には、太政官達「大蔵省中戸籍、土木、駅逓ノ三寮及租税寮中地理、勧農ノ事務ヲ内務省ニ交割セシム」 ⇒[2]により、同省に地理寮が発足した。その後、同年8月に発せられた太政官達「内務省中測量司ヲ廃シ地理寮ヘ量地課ヲ置キ内史所管地誌課ヲ地理寮ニ併ス」 ⇒[3]により、内務省発足に伴い工部省から引き継いだ測量司（明治4年8月14日設置）及び太政官正院内史地誌課（明治4年6月8日に設置された太政官政表課を源とする）の業務等を移管統合しつつ、1877年（明治10年）に太政官達第3号「各省中諸寮ヲ廃シ局ヲ設ケシム」 ⇒[4]により内務省地理局と改称され、全国大三角測量と地籍調査の実施を主要業務とした。
一方で、1871年（明治4年）7月、兵部省に「機務密謀ニ参畫シ地圖政誌ヲ編輯シ並ニ間諜通報等ノ事ヲ掌ル」 ⇒[5]ことを目的に陸軍参謀局が設けられ、「平時ニ在リ是ヲ諸地方ニ分遣シ地理ヲ測量セシメ地圖ヲ製スルノ用ニ供スル事」 ⇒[6]として間諜隊が置かれた。翌年の2月に兵部省が陸軍、海軍両省に分割された際には陸軍省参謀局として存置されたが、1873年（明治6年）4月、「陸軍文庫・測量地圖・繪圖彫刻・兵史並兵家政誌蒐輯」 ⇒[7]を掌る陸軍省第六局（翌年再び参謀局と改称 ⇒[8]）となった。さらに、1878年（明治11年）12月、陸軍省参謀局が廃止され参謀本部が設置されたのを機に、同部の地図課・測量課として拡充・改称された。
このように、一時期日本における測地測量は内務省地理局と参謀本部測量課により二元的に実施されてきたが、1884年（明治17年）6月26日、一連の太政官達「内務省所属大三角測量事務ヲ参謀本部ニ引渡」及び「内務省所属大三角測量事務ヲ参謀本部ニ請取」 ⇒[9], ⇒[10]によって大三角測量業務は参謀本部の管轄に移管され、内務省地理局は以後地誌編纂を主な業務とすることとなった。これに伴い、同年9月に参謀本部の地図課・測量課が測量局へと拡充された後さらに、1888年（明治21年）5月、陸地測量部條例（明治21年5月勅令第25号）の制定をもって、参謀本部の一局であった測量局は分離して本部長直属の独立官庁である陸地測量部となり、以後1945年（昭和20年）の終戦時まで全国規模の陸地部における測量を統括するという原則が継続された。
終戦に伴い「内務省官制中改正ノ件」（昭和20年勅令第502号）の施行をもって、陸地測量部令（昭和16年勅令第505号。明治21年5月勅令第25号の全部改正）の廃止とともに陸地測量部は消滅し昭和20年9月1日付けで内務省地理調査所が新たに発足、建設省地理調査所を経て、1960年（昭和35年）に現在の“国土地理院”と改称された。その後、1984年（昭和59年）7月1日、国家行政組織法の改正により建設省の特別の機関に位置づけられ、更に中央省庁再編に伴い国土交通省の特別の機関となり現在に至っている。
本院は筑波研究学園都市内の茨城県つくば市北郷1番にある。1979年（昭和54年）に東京目黒から現在地に移転した。
幹部
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支所
鹿野山測地観測所 - 千葉県君津市鹿野山
北海道地方測量部 - 北海道札幌市北区北8条西2丁目1番1
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