Развитие промышленного капитализма, сопровождавшееся быстрым расширением мирового рынка и дальнейшим усилением колониальной политики, стимулировало географические исследования. Отважным путешественникам, которые, преодолевая бесчисленные трудности, лишения и опасности, добивались сокращения «белых пятен» на карте, были по большей части чужды корыстные цели наживы или колониального «престижа». Но именно в этих целях использовались результаты географических экспедиций капиталистами и правительствами капиталистических государств.
Огромный новый фактический материал, доставленный экспедициями, в которых принимали участие ученые различных специальностей, обогащал мировую географическую науку. Уже к началу XIX в. у географов сложилось в основном правильное представление о конфигурации материков (кроме Антарктиды) и общем облике земли. Однако внутренние районы некоторых континентов были изучены совершенно недостаточно. Мало исследованы были и многие океанские районы.
В первой половине XIX в. предпринимаются многочисленные кругосветные путешествия. В них самую активную роль играли русские мореплаватели начиная с кругосветной экспедиции И. Ф. Крузенштерна (1770—1846) и Ю. Ф. Лисянского (1773—1837) в 1803—1806 гг. Особенное значение имела экспедиция Ф. Ф. Беллингсгаузена (1778 — 1852) и М. П. Лазарева (1788—1851), открывшая в 1820—1821 гг. Антарктический материк. Затем район Антарктиды изучался экспедициями англичан — Дж. Уэддела (в 1823 г.) и Дж. Росса (в 1841 г.), а также экспедицией французского исследователя Ж. Дюмон-Дюрвиля (1790-1842).
Азиатский материк исследовали в первую очередь русские путешественники. Ф. П. Врангель (1796-1870), П. Ф. Анжу (1796-1869) и Ф. Ф. Матюшкин (1799-1872) дали описание северовосточных берегов Азии, а Ф. П. Литке (1797 — 1882) П. К. Пахтусов (1800—1835) и другие — островов Северного Ледовитого океана. Академик А. Ф. Миддендорф (1815—1894) в 40-х годах XIX в. обследовал обширные пространства в бассейне р. Енисея, в Якутии, на северо-восточных берегах Сибири. Исследования Миддендорфа положили начало новой науке — мерзлотоведению.
В те же годы П. А. Чихачев (1808—1890) исследовал горы Алтая и, что особенно важно, район Кузнецкого бассейна (им было введено и это название). В середине XIX в. Г. И. Невельской (1813—1876) установил островной характер Сахалина и исследовал Амурскую область.
К 50—60-м годам относятся путешествия П. П. Семенова (1827 —1914) и Н. А. Северцова (1827—1885) по Тянь-Шаню и Средней Азии, а к 60—70-м годам — исследование Н. М. Пржевальским (1839—1888) Уссурийского края и первые его поездки в Центральную Азию.
Экспедиции в Африку начались в первой четверти XIX в. До середины столетия основные исследования велись к северу от экватора, а в 50—70-х годах распространились также на Центральную и Южную Африку. Нартболыпую важность имели исследования англичанина Дэвида Ливингстона (1813—1873), начатые им в 40-х годах и продолжавшиеся вплоть до самой смерти отважного путешественника. Ливингстон обследовал огромные пространства от южной оконечности Африки до экватора. Открытия Ливингстона — гуманного и бескорыстного исследователя, друга африканских племен — были немедленно использованы английскими правящими классами для колониальных захватов на «черном континенте».
В Северной Америке в первые десятилетия XIX в. обследовались земли между рекой Миссисипи и Скалистыми горами и широкая полоса вдоль тихоокеанского побережья. С 50—60-х годов в результате освоения новых сельскохозяйственных территорий в США и Канаде, а также в связи с большим железнодорожным строительством и открытием золотых россыпей в Калифорнии внутренние районы Северной Америки стали подвергаться все более подробному изучению.
Очень важные исследования были проведены в Австралии в связи с ее хозяйственным освоением. Особенное значение имела экспедиция Дж. Стюарта (1815—1846), который в 1862 г. успешно пересек австралийский материк и изучил его внутренние районы.
В Южной Америке в начале XIX в. выдающиеся географические открытия были сделаны Александром Гумбольдтом (1769—1859).
Богатейшие результаты географических исследований оказали огромное влияние на развитие географической науки, которая дифференцировалась на отдельные отрасли. Так, А. Гумбольдт, разносторонний ученый, естествоиспытатель и путешественник (кроме Америки, исследовавший также Азиатскую часть России), явился одним из основоположников научной физической географии. Находясь в контакте с передовыми учеными того времени — Лапласом, Гауссом и другими, он возглавил наиболее передовое направление в географической науке, выдвинувшее ряд материалистических и эволюционных положений. Гумбольдт рассматривал каждое географическое явление в его видоизменениях в различных частях земного шара, установил закономерности в климатологии и географии растений. Это передовое направление географической науки было связано с прогрессивными учениями в других областях естествознания — геологии, биологии и т. д.