Nell'antichità, la Terra era considerata come un disco di terra e di acqua, circondato dall'Oceano e ricoperto da una volta celeste. Nel mondo greco, Anassimandro sosteneva quest'ipotesi e considerava il disco terrestre abitato solo su una delle due facce.
L'idea che la Terra fosse una sfera fu introdotta nel sesto secolo a.C. dai pitagorici, in base a una supposta perfezione geometrica della forma sferica. Nel quarto secolo a.C. Aristotele enunciò, forse riprendendole da altri, le prove della sfericità terreste: la forma circolare dell'ombra che la Terra proietta sulla Luna durante le eclissi e la graduale scomparsa delle navi all'orizzonte.

La prima stima delle dimensioni terrestri fu data da Eratostene, il quale si accorse che il Sole durante il solstizio d'estate ad Assuan (che è sul Tropico del Cancro) e ad Alessandria (sullo stesso meridiano di Assuan, ma più a nord), era diversamente inclinato rispetto alla superficie terrestre e precisamente di un angolo di 7 gradi.
Misurando la distanza tra Assuan e Alessandria, e tenendo conto che 7 gradi sono circa un cinquantesimo dell'angolo giro (360°), calcolò la circonferenza terreste (circonferenza = 50*AA).
Tenendo conto del valore delle distanze di quel periodo, la circonferenza terreste (lungo un meridiano) stimata da Eratostene era compresa tra 39.000 e 46.000 km, molto prossima alla misura attuale della lunghezza media di un meridiano, che è di 40.008 km. La prova diretta della sfericità terrestre fu però data dai grandi viaggi d'esplorazione e in particolare dalla circumnavigazione del globo nel sedicesimo secolo.

La scienza che si occupa delle forma e delle dimensioni terrestri si chiama Geodesia e la forma terrestre è oggi descritta non da una sfera ma dal geoide, ossia un solido (circa una sfera schiacciata ai poli) delimitato dalla superficie equipotenziale (corrispondente alla superficie media del mare prolungata sotto ai continenti) del campo di gravità risultante dalla forza di attrazione gravitazionale e dalla forza centrifuga dovuta alla rotazione terrestre. In questo modo la superficie del geoide è in ogni punto perpendicolare alla verticale, misurata mediante un filo a piombo.