vignette|Cartogramme de surface représentant la répartition de la population dans les états membres de l'UE (mars 2008).
vignette|Cartogramme des listes en tête au premier tour par canton des élections régionales françaises de 2015.
Un cartogramme est une carte pour laquelle une variable thématique, comme la population ou le PIB, remplace la surface des territoires représentés. La géométrie de l'espace de la carte est déformée afin de se conformer aux informations relatives à la variable représentée. Il s'agit de l'une des anamorphoses (déformation d'image) employées en cartographie. Il existe principalement deux types de cartogrammes : cartogrammes de surface et cartogrammes de distance.
On appelle parfois un cartogramme de surface une carte à valeur-par-surface, ou carte « isodémographique » dans le cas de cartogramme de population. Celui-ci représente la taille des différents pays du monde (ou régions/territoires d'un même pays) en dimensionnant la surface de chaque pays proportionnellement à sa population. La forme et la position relative de chaque pays est conservée dans la mesure du possible, mais des déformations, ou distorsions, plus ou moins importantes, apparaissent inévitablement.
Parfois désigné par cartogramme à point central, ce type de cartogramme est généralement utilisé afin de représenter des temps de trajet relatifs et des directions dans un réseau (transport, communication, informatique, etc.).
thumb|Mouvement quinquennal de la population par département depuis 1801 jusqu'en 1881. Dans la terminologie d'Émile Cheysson, il s'agit d'un « cartogramme à foyers diagraphique »
À la fin du , Émile Cheysson définit le cartogramme par opposition au diagramme. Pour lui, les diagrammes permettent de montrer l'évolution d'un fait dans le temps alors que les cartogrammes permettent de montrer l'évolution d'un fait dans l'espace. Cheysson définit le « cartogramme à bandes » où , le « cartogramme à teintes dégradées », dont et le « cartogramme à foyers diagraphique » qui .