La carte a été réalisée par le Dépôt de la Guerre et de Topographie (1831-1878), qui est le prédécesseur de l'Institut Géographique National actuel.

La rédaction et la publication de la première édition de la carte débute en 1861. Initialement, deux ensembles de cartes intimement liés ont été réalisés : la Carte de Belgique au 1/40.000, appelée couramment "la carte d'état-major" et celle au 1/20.000 qui, à l'origine, devait simplement en être la minute et dont la publication fut décidée après coup.

Cette dernière est en quelque sorte la matrice d'à peu près toutes les cartes de Belgique parues entre 1860 et 1950. Elle a été établie d'après les levés sur le terrain, les plans cadastraux, les plans et renseignements fournis par les administrations de l’État, des communes et des grandes entreprises. Le tout a été assemblé et ajusté dans un réseau rigide de points triangulés, qui leur confère l'exactitude mathématique, et un canevas de nivellement qui leur assure le relief correct du sol.

La triangulation de base avait débuté en 1851 par la mesure précise de deux bases, l'une à Lommel en Campine et l'autre à Ostende, sur la côte. Ces bases permirent l'établissement d'un réseau de 219 triangles de premier ordre reposant sur 84 stations. L'orientation du réseau fut déterminée en 1855 par Houzeau (monument place Louise à Mons) et Adan et corrigée en 1886. Les travaux géodésiques, qui doivent nécessairement précéder les opérations de détail, commencèrent d'ouest en est, comme celles-ci. Leur rythme ralentit dans les Ardennes du fait de la nécessité de la construction de signaux élevés alors que les clochers suffisaient amplement en région de plaine.

La Carte de Belgique prit comme méridien zéro celui de l'Observatoire de Bruxelles, construit sous Quetelet dans le petit parc situé en haut du boulevard du Jardin Botanique. Ce méridien est matérialisé par la rue du Méridien tracée pour maintenir dégagée la direction du nord, en vue de l'observation de l'étoile polaire et de la détermination exacte de l'heure de midi du lieu, ce qui permit de faire rouler les premiers trains à l'heure. Le parallèle de 56 grades fut choisi comme parallèle moyen de la projection de Bonne.

Caractéristiques :
- Levés et nivellements : 1860 - 1873.
- Impression : 1865 - 1880. Chromophotolithographie.
- Carte intérieure : 50 x 40 cm. Assemblée : 12,8 m. x 11,5 m.
- Cotes et courbes de niveau : équidistance 1 m sur la rive gauche de la Meuse et 5 m sur la rive droite.
- Première livraison : 1866.
- Dernière livraison : 1880.

Le Département de l'Étude du milieu naturel et agricole (SPW - Agriculture, Ressources naturelles et Environnement - Département de l'Étude du milieu naturel et agricole) a acquis la première édition des cartes du Dépôt de la Guerre en 2010. Elles ont été géoréférencées et mosaïquées de manière à constituer une couverture continue à l'échelle de la Wallonie.