Човечанство хиљадама година покушава да утврди тачан облик и величину Земље. У време старих цивилизација, знања и географски видици били су просторно ограничени. У таквим околностима и не чуди да је преовладавало мишљење да је Земља равна плоча. Стари народи попут Вавилонаца и Египћана замишљали су Земљу као диск који плута океаном, док је у Кини доминирало уверење да је Земља равна. У Индији се веровало да Земљу на леђима носе три велика слона на џиновској корњачи која плива по бескрајном океану. Природњаци и филозофи античке Грчке почели су интензивније да се баве проучавањем облика Земље и углавном су долазили до закључка да она има облик диска. Талес из Милета (624–546. годинe п. н. е.) сматрао је да је Земља раван диск који плута по води. Сличног мишљења био је и Анаксимен (585–528. годинe п. н. е.), који је Земљу упоређивао са равном површином уоквиреном океаном, која лебди на нечему налик на јастук од згуснутог ваздуха. Мишљење да Земља има облик ваљка и да лебди у простору заступао је Анаксимандар (око 610–546. годинe п. н. е.).

Старогрчки филозоф и математичар Питагора (570–495. годинe п. н. е.) тврдио је да је Земља округла. Он је веровао да је лопта (сфера) најсавршенији геометријски облик и да Земља, као и друга небеска тела, мора имати облик лопте. Почевши од Питагоре, многи антички научници имали су слично мишљење, а своје претпоставке често су темељили на логици да планета коју настањују људи и богови има савршен облик. Каснија доказивања да је Земља округла заснивала су се на научним истраживањима, тако да антички свет више није доводио у сумњу прави облик Земље.

Аристотел (384–322. годинe п. н. е.), један од најпознатијих грчких филозофа, дао је доказе који су подржавали теорију да је Земља сфера:

• Када Земља баца сенку на Месец, током помрачења Месеца, сенка је увек кружна.
• Када путујете према југу или северу, изглед звезданог неба се мења, тако да једне звезде нестају, а друге се појављују. „Постоје звезде виђене у Египту и на Кипру које се не виде у северним пределима. Овај феномен може се објаснити само ако људи посматрају звезде са округлог подручја.” (Аристотел)
• Изглед бродова који се појављују на хоризонту или нестају са њега (на пример, појављивање најпре јарбола, а касније и трупа брода на хоризонту, док се приближава обали).

У средњем веку сви учени људи знали су да Земља има облик лопте. Крај средњег века био је период великих географских истраживања захваљујући којима су ширена знања о Земљи. Експедиција португалског морепловца Фернанда Магелана (1480–1521) потврдила је теоријска схватања о Земљином облику. Крећући се бродом од истока према западу (1519–1522), Магеланова експедиција вратила се у место поласка, чиме је јасно потврђен облик наше планете.

Први научници који су утврдили да Земља нема облик савршене лопте били су енглески физичар Исак Њутн (1643–1727) и холандски математичар, астроном и физичар Кристијан Хајгенс (1629–1695). Они су сматрали да Земља због окретања око своје осе има облик елипсоида, тј. да је спљоштена на половима и проширена око екватора. Њутн је 1687. године израчунао да спљоштеност Земље износи 1/300.

Гравитациона сила (сила Земљине теже) привлачи све објекте што је могуће ближе центру гравитације (Земљином језгру). Спљоштеност Земље последица је деловања центрифугалне силе, која настаје услед ротације Земље. Пошто Земља ротира, њен облик је измењен овом силом која настоји да објекте помери од центра гравитације. Центрифугална сила самим тим узрокује благу испупченост Земље око екватора, што као последицу има већи обим екватора од обима меридијана. Вредност центрифугалне силе опада од екватора према половима. На половима радијус ротације једнак је нули (јер се те тачке налазе на оси ротације) и нема центрифугалне силе. Исто тако, утврђено је да је гравитациона сила слабија око екватора, а да се повећава према половима.

Каснија мерења потврдила су Њутнова и Хајгенсова истраживања и доказала да је Земља на половима спљоштена, а на екватору испупчена. Такав облик Земље назива се ротациони елипсоид.

Због спљоштености Земље, њен екваторијални полупречник је за 21 km дужи од поларног полупречника. То значи да се Земљин елипсоид мало разликује од лопте (сфере) и да се оправдано може назвати сфероид.

Ротациони елипсоид прихваћен је као геометријско тело које верно одражава стварни облик Земље. Његова површ математички је одређена и због тога је погодна као основа за мерења и рачунања. Елипсоид као облик претпоставља да је површина Земље хомогена, без узвишења и удубљења, тако да се средњи ниво мора поклапа са површином елипсоида.

Површина Земље неравна је због постојања континената и океанских басена. Детаљним мерењем силе гравитације утврђено је да Земља нема облик правилног ротационог елипсоида. Изнад океанских и морских басена сила теже је већа, а испод континената слабија. То значи да се стварна површина планете на простору океана налази испод, а на континентима изнад површине ротационог елипсоида. Због тога, стварни облик Земље најбоље одражава појам геоид. Немачки математичар Јохан Бенедикт Листинг први је 1873. године употребио појам геоид (од грч. речи gea – Земља и oidos – онај који је налик). Педесетих година 20. века, у време хладног рата и трке у наоружавању, дефиниције геоида усавршаване су пре свега за потребе војне индустрије. Осамдесетих година 20. века као стандардни геоид прихваћен је WGS84, који је од тада измењен неколико пута. Геоид је модел површине Земље који представља средњи ниво Светског мора. У односу на геоид одређују се надморске висине тачака. То значи да је надморска висина вертикална удаљеност неке тачке на Земљи од површи геоида. Елипсоидна висина представља вертикалну удаљеност одређене тачке на Земљи од површи елипсоида. Надморске висине помоћу ГПС-а одређују се у односу на површину елипсоида.

Површина Земље са географског аспекта није једнака површини геоида, јер је максимална разлика између најниже и највише тачке геоида мања од вертикалне разлике између највише (8.848 m) и најниже тачке на Земљи (–11.034 m). Данас знамо да Земља није савршена сфера, а сателитски снимци најуверљивији су доказ њеног стварног облика. Уз помоћ ГПС-а научници са великом прецизношћу истражују промене у географским системима.