美国大学一般将地理信息系统硕士课程开设在地理系。2002年，美国大学地理信息科学协会(UCGIS)为地理信息系统划分了19个研究方向，这19个方向又可以归属于地理数据的收集、处理、分析与表达四个阶段。

在地理数据的获取和收集过程中，GIS主要研究地理数据的准确性和不确定性(Uncertainty in Geographic Information)。地理数据通常通过野外测量、数字化、遥感等手段获得，获取过程中不可避免地存在误差。该研究方向讨论的便是如何处理、减少这些误差，以及针对数据中存在的不确定性错误进行处理的方法和技术。数据的获取手段和表达处理方式日渐成熟，但数据的误差和不确定性却会永久存在，因此该研究 方向被视为GIS研究领域中富有永久生命力的方向之一。

随着中国地理信息数据库的建设和更新以及全球地理信息数据共享热潮的到来，地理信息的组织和管理过程是当前国内GIS领域研究的重点，在中国有着最为广泛的实践和应用空间。其中较为热门的研究方向包括空间认知(Spatial Cognition)、海量数据库机构体系(Institutional Aspects of Spatial Data Infrastructure)、空间本体论(Spatial Ontologies)、空间决策支持系统(Spatial Decision Support System)、时空数据关系及建模(Space and Space/Time Analysis and Modeling)、GIS和RS技术的集成(Incorporating Remotely Sensed Data and Information in GIS )、时空数据语义研究(Geospatial Semantic Web)、空间数据共享以及互操作研究(Integration)等。

地理信息数据获取手段的不断丰富和提高使得地理信息数据量正在以惊人的速度增长，海量的地理数据正在等待GIS专家进行分析和利用，地理数据背后隐藏的巨大潜力仍有待挖掘。鉴于此，国外目前的GIS研究热点集中在地理信息的分析和表达过程，其中最为热门的研究方向包括与网络结合的网络地理服务 (GeoWeb)、与计量地理有关的空间数据统计分析(Geo-computation)、空间数据挖掘(Geographic Data Mining and Knowledge Discovery)、应急反应中的数据获取和分析(Emergency Data Acquisition and Analysis)、空间信息可视化和虚拟地理环境(Visualization)、社会背景中GIS的表达以及GIS在公众信息传播中的研究(GIS and Society)等。