Zasada odwzorowań walcowych jest zbliżona do zasady odwzorowań stożkowych. Jednak w tym przypadku punkty rzutuje się na pobocznicę walca. Walec podobnie jak w odwzorowaniach stożkowych może być styczny do kuli lub sieczny wzdłuż odpowiednio dobranych dwóch kół.
Odwzorowanie walcowe normalne znajduje zastosowanie do przedstawienia obszarów równikowych a także do zaprezentowania obszaru całej kuli ziemskiej. Odwzorowania walcowe w położeniu poprzecznym stosowane są do przedstawiania terenów wzdłuż danego południka, natomiast ukośne dla obszarów wzdłuż dowolnego koła wielkiego. Siatka walcowa po rozwinięciu na płaszczyźnie składa się wyłącznie z linii prostych. Linie południków są prostopadłe do równoleżników.
Odstępy pomiędzy południkami są jednakowe a ich wielkość jest zależna od obwodu podstawy walca. Zniekształcenia w odwzorowaniach walcowych są jednakowe dla wszystkich punktów położonych na tym samym równoleżniku. Najbardziej znanym odwzorowaniem walcowym jest siatka Merkatora. Skonstruował on do celów żeglarskich taką mapę, w której różne kierunki wiatrów byłyby wszędzie przedstawione za pomocą linii prostych i które tworzyłyby ze sobą takie same kąty. Zasada konstrukcji tej siatki polega na wiernym odwzorowaniu równika. Jako siatka wiernokątna wykazuje ona jednakowe zniekształcenia liniowe i powierzchniowe w kierunku biegunów.
Odwzorowanie walcowe Merkatora
W miarę oddalania się od równika rosną odstępy pomiędzy równoleżnikami. a zniekształcenia liniowe i powierzchniowe wzrastają. W siatce Merkatora loksodroma czyli linia przecinająca wszystkie południki pod stałym kątem jest odwzorowana jako linia prosta. Jest to bardzo korzystne dla żeglarzy kierujących się podczas podróży za pomocą busoli. Odwzorowanie Merkatora umożliwia pomiar kąta kursu bezpośrednio na mapie. Loksodroma nie jest najkrótszą linią łączącą dwa punkty na powierzchni kuli. Taka linia to ortodroma. Odwzorowania walcowe ukośne i poprzeczne nie nadają się do przedstawiania większych obszarów, natomiast znalazły szerokie zastosowanie w mapach topograficznych.
