Der Sammlungsbereich Kartografie umfasst rund 5.000 Stadt- und Bezirkspläne sowie Gesamtansichten aus der Zeit vom 15. bis zur Mitte des 20. Jahrhunderts.
Zu den bedeutendsten Zeugnissen aus der Frühphase der Wiener Kartografie, die hier verwahrt werden, zählt die einzige erhaltene Kopie des ältesten bekannten Stadtplans von Wien – des „Albertinischen Plans“ aus der zweiten Hälfte des 15. Jahrhunderts (Original um 1421/22). Eine weitere Rarität ist eine Rundansicht der Stadt zur Zeit der ersten Türkenbelagerung (1529) von Niklas Meldemann, die in ihre zentrale Vogelschau auf Wien auch Darstellungen von den Kampfhandlungen integriert.
In anderer Hinsicht bedeutsam sind die beiden Rundpläne von Augustin Hirschvogel und Bonifaz Wolmuet aus dem Jahr 1547: Sie waren das Ergebnis der ersten geometrischen Aufnahme der Stadt und stellen die ersten bekannten Grundrisszeichnungen Wiens dar.
Das Wien Museum beherbergt als Dauerleihgabe auch eines der wenigen erhaltenen Exemplare der Hoefnagelschen Stadtansicht von 1609. Sie gilt als die älteste topographisch verlässliche Darstellung der Stadt, die zugleich auch künstlerisch wertvoll ist, und stellt eine der beliebtesten historischen Abbildungen Wiens dar. Herausragend ist auch die Druckversion der großformatigen perspektivischen Gesamtansicht der Stadt und ihrer Vorstädte durch Joseph Daniel von Huber (1769-73).
Aktuell liegt der Fokus der Sammlungsaktivitäten auf thematischer Kartografie aus der Zeit nach dem Ersten Weltkrieg und nach 1945.
