Maantieteellisen tutkimuksen lähteinä käytetään kentällä tehtyjä havaintoja ja mittauksia, karttoja, tietokantoja, tilastoja ja muuta eri tahoilta saatavaa aineistoa. Tutkimusmenetelminä ovat yleisimmin tapaustutkimukset, vertailuanalyysit sekä joskus myös kokeellinen tutkimus. Ihmisten ja yhteisöjen tutkimus perustuu usein kysely- ja haastattelututkimuksiin sekä tietokantoihin. Maantieteellisessä tutkimuksessa käytetään myös satelliittikuvia ja paikkatietoa. Tulosten esittämisessä voidaan käyttää apuna karttoja ja muita graafisia esityksiä.