三国、两晋、南北朝时期，地理学著作的特点是：撰述各地州、郡以及山、川的“地记”大量出现。地记的内容包括各地的历史和地理情况。如谯周的《三巴记》，顾启期的《娄地问》，庾仲雍的《湘州记》等。
关于记山的著作，有释慧道的《庐山记》和葛洪的《幕阜山记》等。专记水道的有《水经》和郦道元的《水经注》。此外还出现了几部全国性的总志。如《畿服经》卷，《地理书》卷和《地记》卷等，篇幅浩大，内容丰富。但可惜这些著作已散失殆尽，所存无几。
一、裴秀和他的制图六原则
裴秀（～年）字季彦，河东闻喜（今山西闻喜县）人。自幼好学，知识渊博。出身官僚仕家，官至司空。接触到不少的地理和地图资料。春秋战国时期地图已广泛用于战争和国家管理，秦汉以后损失严重。出于政治和军事需要，裴秀立意制作新图。他领导和组织编制《禹贡地域图》18篇。这是中国和全世界见于文字记载的最早历史地图集。为了便于应用，他还将大篇幅的《天下大图》缩制成小的《地形方丈图》，为军政管理提供了科学依据。
裴秀在地图学上的主要贡献，在于他第1次明确建立了中国古代地图的绘制理论。他在《禹贡地域图》序中提出6条制图原则，即：分率、准望、道里、高下、方邪、迂直。前3条讲的是比例尺、方位和路程距离，是最主要的普遍的绘图原则；后3条是因地形起伏变化而须考虑的问题。
今天地图学上考虑的主要问题除经纬线和投影外，裴秀几乎都扼要地提到了。裴秀提出的这些制图原则，是绘制平面地图的基本科学理论，它一直影响着清代以前中国传统的制图学，在中国地图学的发展史上具有划时代的意义，在世界地图学史上占有重要地位。李约瑟把裴秀称为“中国科学制图学之父”，把他同古希腊时代的托勒密比喻为古代世界地图学发展史上东西方相辉映的两颗璀璨的明星。
二、郦道元和他的《水经注》
据清代学者全祖望等人考证，《水经》一书是三国时桑钦所作，它记述中国的河流水道总计条。北魏时期的郦道元（～年），字善长，范阳涿县（今河北涿州）人。他一生勤奋好学，历览大量书籍，并注重地理考察。
在从事地理考察过程中，他痛感以往的地理著作如《山海经》、《禹贡》、《汉书·地理志》等都失之简略，《水经》略具纲领，但却只记水道，不记水道以外的地理情况。他觉得把历史上的地理变迁尽可能详细地记录下来，十分必要。于是他花了大量的心血，参考了种书籍，转录了不少碑刻材料，在多年实际考察的基础上，写成了中国古代地理学名著《水经注》。
《水经注》全书共40卷，约30万字，注文20倍于原书，计有1条河流。在《水经注》一书中，他以河道水系为纲，详细地记录了河流流经地区的地质、地貌、土壤、气候、物产、地理沿革等，尤其对于河流分布、渠堰灌溉以及城市位置的沿革记述最为详细，而且具有清楚的方向、道里等方位和数量的观念，在一定程度上反映了当时的地理面貌。
《水经注》记载了历史上和当时洪水暴发的情况，这些记载包括洪水暴发时间、洪水大小等情况，相当具体、详实，非常珍贵，对于我们今天研究洪水的发展变化规律、防洪救灾具有重要参考价值。《水经注》对各种类型的湖泊包括非排水湖、排水湖、人工湖以及沿海的泻湖的记载也颇为详细，并且注意到湖泊与河流之间密切的水文关系，指出湖泊可以调节河流水量。《水经注》中记载有温泉31个，对各个温泉的特点、水文、矿物质、生物等情况进行了比较详细的叙述。
在地质学方面，《水经注》中对于流水在地质形成中的作用进行了阐述，初步具备了流水侵蚀、搬运和沉积作用的思想。在中国古代地质学史上占有重要地位。《水经注》中还记述了许多化石，包括古生物残骸化石和遗迹化石，具有较高的科学价值。
在生物学方面，《水经注》对各个河流周围的动植物情况进行了记载。全书记载植物多种，并对各地植物生长的地区性分布作了记载。书中记载动物多种，明确记载了动物的分布界限。特别是记述了淡水鱼洄游的习性，是世界上记载淡水鱼洄游的最早文献。
《水经注》对农业地理情况进行了全面记载，包括农、林、牧、渔、猎等多方面。书中记载了大量农田水利建设工程的资料，较著名的有28项，为研究古代水利提供了方便。
《水经注》是一部内容空前丰富的地理巨著，它虽以中国的水道为纲，但所涉及的地区已超过了今日中国的领域。东北到朝鲜的坝水（即大同江），东至大海，南到扶南（今越南和柬埔寨），西南至印度的新头河（即印度河），西至安息（伊朗）、西海（咸海），北至流沙（蒙古沙漠）。
《水经注》是北魏以前中国古代地理资料的总结。郦道元是中国古代卓越的地理学家。许多学者从《水经注》中得到了很多益处，到清代乾隆嘉庆年间更是出现一种专门研究《水经注》的学问——“骊学”。《水注经》是6世纪前我国第一部全面、系统的综合性地理著作，对我国古代历史和地理研究具重要参考价值。