Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System - GIS) là một hệ thống thông tin chuyên biệt được sử dụng để thao tác, tổng kết, truy vấn, hiệu chỉnh và hiển thị các thông tin về các đối tượng không gian được lưu trữ trên máy tính. Hệ thống thông tin địa lý sử dụng các thông tin đặc trưng về “cái gì đang ở đâu” trên bề mặt trái đất. Từ các tiếp cận khác nhau, nhiều nhà khoa học đã cho những định nghĩa GIS khác nhau:
Theo Burrough (1986): GIS là một hộp công cụ mạnh dùng để lưu trữ và truy vấn tùy ý, biến đổi và hiển thị dữ liệu không gian từ thế giới thực cho những mục tiêu đặc biệt.
Theo Clarke (1995): Hệ thống thông tin địa lý là một hệ thống tự động thu thập, lưu trữ, truy vấn, phân tích và hiển thị dữ liệu không gian.
Theo Star and Estes (1990): GIS là một hệ thống thông tin được thiết kế để làm việc với dữ liệu có tham chiếu tọa độ địa lý. Nói cách khác, GIS là hệ thống gồm hệ cơ sở dữ liệu với những dữ liệu có tham chiếu không gian và một tập hợp những thuật toán để làm việc trên dữ liệu đó.
Theo Cục Bảo vệ môi trường: Hệ Thông tin địa lý (GIS) là một công cụ máy tính để lập bản đồ và phân tích các sự vật, hiện tượng thực trên trái đất. Công nghệ GIS kết hợp các thao tác cơ sở dữ liệu thông thường (như cấu trúc hỏi đáp) và các phép phân tích thống kê, phân tích địa lý, trong đó phép phân tích địa lý và hình ảnh được cung cấp duy nhất từ các bản đồ. Những khả năng này phân biệt GIS với các hệ thống thông tin khác và khiến cho GIS có phạm vi ứng dụng
rộng trong nhiều lĩnh vực khác nhau (phân tích các sự kiện, dự đoán tác động và hoạch định chiến lược).
Tuy nhiên các khái niệm về GIS đều dựa trên 3 yếu tố quan trọng là: Dữ liệu đầu vào, hệ thống vi tính số kỹ thuật cao và khả năng phân tích số liệu không gian.
Định nghĩa theo chức năng: GIS là một hệ thống bao gồm 4 hệ con: Dữ liệu vào, quản lý dữ liệu, phân tích dữ liệu và dữ liệu ra.
GIS là tập hợp của các thuật toán: Trong một hệ thống thông tin địa lý có thể sử dụng các phương pháp tính đại số, hình học từ đơn giản đến phức tạp, các phép đo đạc…
Định nghĩa theo mô hình cấu trúc dữ liệu: GIS gồm các cấu trúc dữ liệu được sử dụng trong các hệ thống khác nhau (cấu trúc dạng Raster và Vecter).
Về mặt công nghệ: GIS là công nghệ thông tin để lưu trữ, phân tích và trình bày các thông tin không gian và phi không gian. Công nghệ GIS có thể nói là tập hợp hoàn chỉnh các phương pháp và các phương tiện nhằm sử dụng và lưu trữ các đối tượng.
GIS là hệ thống trợ giúp và ra quyết định: GIS có thể coi là một hệ thống trợ giúp việc ra quyết định, tích hợp các số liệu không gian trong một cơ chế thống nhất.