Particolare della "Carte du Trevisan" (Inv. 961). Carta tratta dall'Atlas Unversel. Deuxième partie. Paolo Santini, Francesco Santini - A' Venise : Par P.Santini rue S.te Justine. Chez M.Remondini, 1784. La carta porta la data del 1786. Museo della Bonifica. Archivio Cartografico.

Lo studio del territorio, dell'ambiente e delle sue trasformazioni nel tempo è sicuramente una delle grandi tematiche sviluppate dal museo, posto che attraverso la bonifica è stata attuata la completa trasformazione dell'intera area del Basso Piave.

Proprio tenendo conto di queste considerazioni, è stata istituita una sezione cartografica che raccoglie molte delle carte antiche del territorio realizzato tra il '500 e il '900. Oltre alle carte storiche del territorio, il museo ha acquistato nel 1985, una collezione di carte militari originali delle Grande Guerra, sia italiane che austroungariche. I segni a penna o a matita che in alcuni esemplari sono stati tracciati, rendono evidente che tali carte, sulle quali appaiono quasi sempre le diciture "Segreto!" o "Geheim", furono effettivamente utilizzate in operazioni di guerra. 

Questa carte militari sono state esposte in una apprezzata mostra, allestita nei locali espositivi del museo, nel 1987. Tranne rare eccezioni, le carte sono conservate in appositi armadi e ciò per evitare l'esposizione alla luce che potrebbe deteriorarle.

Proprio per ragioni di conservazione, anche per salvaguardare i documenti data la particolare fragilità dei materiali con i quali sono stati realizzati, l'archivio cartografico è consultabile solo previo accordo con il Direttore e in presenza del personale addetto.

Nel 2004, la collezione di 22 carte antiche del Museo della Bonifica (carte dal 1574 al 1870) è stata oggetto di una mostra presso la sede della Fondazione Culturale della Banca Nazionale di Grecia (30 settembre-5 novembre 2004), frutto della collaborazione tra il Comune di San Donà di Piave-Assessorato alla Cultura, Museo della Bonifica, con l'Istituto Italiano di Cultura di Atene. La mostra, intitolata "Antiche carte geografiche della terra veneta tra Venezia e Treviso. La storia del territorio dell'entroterra della laguna tra il fiume Piave e il fiume Livenza e dei suoi  legami con le origini di Venezia nella collezione di carte antiche del Museo della Bonifica di San Donà di Piave", ha previsto anche una sezione di libri provenienti dalla Biblioteca Specializzata del Museo della Bonifica [Giovanni Antonio Magini, Italia data in luce da Fabio suo figliolo al Serenissimo Ferdinando Gonzaga Duca di Mantova e di Monferrato etc. Bononiae: impensis Ipsius Auctoris, MDCXX (ma 1632); Vincenzo Formaleoni, Dei fonti degli errori nella cosmografia degli antichi. Venezia: nella tipografia dell'Autore, 1789; Trino Bottani, Saggio di storia della Città di Caorle, Venezia: nella Tipografia di Pietro Bernardi, 1811; Leonardo Cacciatore, Nuovo atlante istorico. Quarta edizione. Firenze: Tipografia all'insegna di Dante, 1831]. Della suddetta mostra il Museo della Bonifica ha curato la realizzazione del relativo catalogo, consultabile presso la Biblioteca Specializzata e acquistabile presso il bookshop del museo.