В XIX в. продолжалось интенсивное накопление фактов о географической оболочке планеты. Одновременно шло развитие отраслевых географических наук, изучающих компоненты суши и моря. На заре столетия немецкий ученый А. Гумбольдт заложил основы науки о климате и предложил выделить растительный покров Земли в качестве особого элемента природы; он же положил начало изучению географии растительных сообществ (фитоценозов). Ряд обобщающих работ по зоогеографии опубликовали русские натуралисты-путешественники, но общие задачи биогеографии были сформулированы лишь в начале XX в.
В первой половине XIX в. трудами русских ученых созданы основы океанологии (Э. X. Ленц) и мерзлотоведения (А.Ф. Миддендорф). Разработка исходных положений геоморфологии принадлежит П.П. Семенову-Тян-Шанскому. Правда, в качестве самостоятельной дисциплины она сложилась в конце XIX — начале XX в. География почв возникла в конце XIX в. в основном благодаря работам В.В. Докучаева, учение которого о почвенных зонах дало толчок к становлению почвоведения как самостоятельной естественно-исторической дисциплины. В течение XIX в. продолжался сбор материалов и формирование таких областей знания, как болотоведение, гляциология, потамология (учение о реках) и лимнология (озероведение); в науку о поверхностных водах суши они сложились в начале XX в.
Наряду с развитием отдельных структурных частей физической географии к концу первой половины XIX в. обозначился интерес к исследованиям взаимоотношений между отдельными компонентами поверхности планеты, к изучению комплексов природных компонентов. Еще А. Гумбольдт в первом томе своего труда «Космос» (т. 1–5, 1845–1862 гг.), обобщив все полученные к тому времени данные о географической оболочке земного шара, попытался с материалистических позиций познать природу как целое, найти общую связь между природными процессами. Другому немецкому географу — К. Риттеру в работах «Землеведение…» (т. 1–19, 1822–1859 гг.) и «Общее землеведение» (1864 г.) удалось превратить массу разрозненной географической информации в научную сводку об устройстве поверхности нашей планеты. Применив разработанный им сравнительный метод, Риттер вплотную приблизился к верному представлению о ландшафте как едином природном комплексе. Дальнейшее всестороннее изучение этой проблемы связано с именами В.В. Докучаева, А.Н. Краснова и особенно Л.С. Берга, сыгравшего основную роль в развитии учения о ландшафтах.
Географические открытия и исследования в XIX — начале XX в. совершались в более благоприятных условиях, чем в предшествующие периоды: новые суда (в связи с развитием кораблестроения) имели улучшенные мореходные качества, что гарантировало большую безопасность плавания; с 20-х гг. столетия на смену парусникам пришли парусные суда с паровой машиной в качестве дополнительного движителя, а затем — пароходы с вспомогательным парусным вооружением. Внедрение с 40-х гг. XIX в. гребного винта и строительство кораблей сначала с железным, а затем и стальным корпусом (вместо деревянного), использование с конца столетия двигателя внутреннего сгорания значительно ускорили и облегчили исследовательские работы, заметно уменьшив, в частности, влияние на них погодных условий.
Наметился прогресс и в области практической астрономии, взявшей на вооружение способы совместного определения географических координат на суше и море. Новый этап в судовождении начался после изобретения радио (1895 г.) и создания в начале XX в. гирокомпаса и механического лага.
Условия жизни и работы в дальних походах и плаваниях намного улучшились благодаря успехам техники и медицины: появились газокеросиновые горелки, спички, был налажен промышленный выпуск консервов и лекарств, усовершенствовано огнестрельное оружие (в том числе для охоты), изобретена фотография.
Часть географических открытий этого периода оказались событиями всемирно-исторического значения: обнаружен шестой континент планеты — Антарктида, прослежено все арктическое побережье Северной Америки, завершено открытие Канадского Арктического архипелага, установлены истинные размеры и конфигурация Гренландии, выявлено побережье всего Австралийского материка и открыты его глубинные пустынные пространства.
Литература о плаваниях и путешествиях в XIX в. становится практически необозримой. Это объясняется бурным развитием мореходства, ростом Британской и Российской империй, а также образованием независимых государств Латинской Америки и пограничными спорами между ними. Другими побудительными причинами резкого увеличения потока работ такого жанра были колониальная экспансия капиталистических держав в Азии, Африке и Океании, колонизация Австралии и освоение американцами Дальнего Запада. Не последнюю роль в появлении многочисленных произведений о скитаниях в дальних морях и странствиях по неведомым или малоизвестным землям сыграли золотые лихорадки в обеих Америках и Австралии, открытие Антарктиды, исследование Арктики, Тихого и Атлантического океанов, а также продолжающееся соперничество христианских церквей за «просвещение язычников».