裴秀在地圖學上的主要貢獻，在于他第一次明確建立了中國古代地圖的繪制理論。他總結中國古代地圖繪制的經驗，在《禹貢地域圖》序中提出了著名的具有劃時代意義的制圖理論“制圖六體”。所謂“制圖六體”就是繪制地圖時必須遵守的六項原則，即：即分率（比例尺）、準望（方位）、道里（距離）、高下（地勢起伏）、方邪（傾斜角度）、迂直（河流、道路的曲直），前三條講的是比例尺、方位和路程距離，是最主要的普遍的繪圖原則；后三條是因地形起伏變化而須考慮的問題。這六項原則是互相聯系，互相制約的，它把制圖學中的主要問題都接觸到了。裴秀的制圖六體對后世制圖工作的影響是十分深遠的，直到后來西方的地圖投影方法在明末傳入中國，中國的制圖學才再一次革新。

裴秀在任司空時，因為自己的職位是地官，又認為《禹貢》中的山川地名，沿用久遠，后世多有改變，解說者或牽強附會，漸漸混淆不清。于是采集甄別舊文，有疑的地方缺而不論，古代有其名而當今不用的地方，也都作出注解，作成《禹貢地域圖》十八篇，上奏武帝，被收藏于秘府。圖上古今地名相互對照，它不僅是當時最完備、最精詳的地圖，而且更重要的是它采用了科學的繪制方法。裴秀在圖的前面寫了序言，詳細談到了他繪制地圖所運用的方法。這是一篇很有科學價值的珍貴文獻，它體現了裴秀在制圖理論上的卓越見解。這篇序言后來被保存在《晉書·裴秀傳》及《藝文類聚》、《初學記》等文獻里。

《禹貢地域圖》流傳的時間不長，《隋書·經籍志》已不見記載。然而在隋代也許還有某些殘篇留存，但即使這樣，后來還是失傳了。對于《禹貢地域圖》的內容，今人研究意見尚不一致。主要有兩種意見，一種認為是以歷代區域沿革圖為主的歷史地圖集，共18幅圖；一種認為不是歷代的，而僅是西晉當代的地圖集，18幅為晉初16個州的行政區圖，加上吳國、蜀漢地圖各一幅。

早在一千七百多年前，裴秀不僅已經認識到地在地圖上表現實際地形的時候有哪些相互影響的因素，而且知道用比例尺和方位去加以校正的方法，這在地圖發展史上是具有劃時代意義的杰出成就。因此，可以把他稱為中國科學地圖學的創始人。李約瑟稱他為“中國科學制圖學之父”，部分西方學者認為他完全可以與古希臘著名地圖學家托勒密相提并論。

據史書記載，裴秀還曾繪制一幅《地形方丈圖》，一直流傳了幾百年，對后世地圖學的發展有相當大有影響。大概在他以前不久，有人繪制了一幅《天下大圖》，規模非常寵大，據說“用縑八十匹”，但這幅《天下大圖》有不便攜帶、閱覽和保存。裴秀于是運用制圖六體的方法，“以一分為十里，一寸為百里”的比例尺（大約相當于一百八十萬分之一）把它縮繪成《地形方丈圖》，并且把名山、大川、城鎮、鄉村等各種地理要素清清楚楚地標示在圖上，這樣對于閱覽也就更加方便。可見，裴秀已掌握了縮放技術。

后進領袖

裴秀出身于著名士族“河東裴氏”，他的祖父裴茂、父親裴潛，分別在東漢和曹魏官至尚書令。

裴秀自幼便好學，有風度和良好的品德，八歲時就會寫文章。他的叔父裴徽，在當時名望很高，家中常有很多賓客來往。有些賓客在來拜見裴徽之后，還要到裴秀那里交談，聽聽他的想法，裴秀當時才十幾歲。但裴秀的生母的出身微賤，裴秀的嫡母宣氏對她無禮，曾讓她給客人端飯菜，客人見她后都站起來致禮。裴秀的母親說：“我這樣微賤，客人致禮應當是為小兒的緣故啊。”宣氏知道此事后，就不再輕視她了。當時人們作諺語稱贊裴秀道：“后進領袖有裴秀。”

初入仕途

后來，度遼將軍毌丘儉將裴秀推薦給大將軍曹爽，稱贊他說：“生而聰慧，長大后崇尚自然，虛靜守真，性入深奧之道，博學強記，無文不通，孝敬尊長，友善兄弟，美名著于鄉里，高聲聞于遠近。確實應為圣明天子的輔臣，登三公之位，參贊于大府，功德昭化天下。不只是子奇、甘羅這一類的人物，兼有顏回、冉求、子游、子夏的美德。”曹爽于是召裴秀為自己的掾屬。

正始五年（244年），裴潛去世，裴秀世襲父爵清陽亭侯，又遷為黃門侍郎。

出謀獻策

正始十年（249年），司馬懿發動高平陵之變，曹爽被殺，裴秀因為是曹爽的故吏而被免職。不久后，又被任命為廷尉正，在司馬昭任安東將軍及衛將軍時都擔任他的司馬，參與謀劃軍國之政，大多都得到信任而被采納。后遷任散騎常侍。

當時魏帝曹髦好學有文才，多次請裴秀及王沈到東堂一起講解談論學問，切磋文章，稱王沈為文籍先生、裴秀為儒林文人。

甘露二年（257年），諸葛誕據壽春發動叛亂（即淮南三叛最后一叛），司馬昭親自率軍討伐，裴秀與尚書仆射陳泰、黃門侍郎鐘會從征，參與謀劃策略。

甘露三年（258年），叛亂被平定后，裴秀轉任尚書，進封為魯陽鄉侯，增加食邑一千戶。

甘露五年（260年），司馬昭立常道鄉公曹奐為帝（魏元帝），裴秀因參與謀立定策，進爵為魯陽縣侯，增加食邑七百戶，又遷任尚書仆射。

咸熙元年（264年），朝廷下詔審查改革各種法律制度。當時荀顗負責制定禮儀、賈充負責訂正法律，而裴秀則負責修改官制。裴秀建議恢復五等爵制，于是自騎督以上的六百多人都受封爵位。裴秀被封為濟川侯，封地六十里，食邑一千四百戶，以高苑縣的濟川墟為侯國所在地。

佐命之臣

當初，司馬昭未定世子人選時，有意立舞陽侯司馬攸為世子。司馬炎害怕自己無法被立為世子，于是詢問裴秀說：“人有貴賤之相嗎？”并把自己身上奇異的標記給裴秀看，借此拉攏裴秀。裴秀后來便對司馬昭說：“中撫軍（指司馬炎）在世人中有德望，又有這樣天生的標記，一定不是為人臣的相貌啊！”自此才定司馬炎為世子。

咸熙二年（265年），司馬炎即晉王位后，拜裴秀為尚書令、右光祿大夫，與御史大夫王沈、衛將軍賈充一同開府辟召掾屬，并加職給事中。

泰始元年（266年），司馬炎代魏建立西晉，即晉武帝。西晉建立后，裴秀被加任左光祿大夫，被封為鉅鹿郡公，食邑三千戶。

當時安遠護軍郝詡給故人寫信說：“我與尚書令裴秀交友，是要從他那里得到好處。”有關部門上奏請求免去裴秀之職，司馬炎下詔包庇裴秀說：“一般人不能使別人不對自己指責誣陷，古人也難于做到這一點。在人事交往上，郝詡是有過錯的，尚書令怎能防范呢？不要追究他的責任了。”司隸校尉李憙又上奏說：“騎都尉劉尚替尚書令裴秀占用官家的稻田，應該禁止裴秀的這種做法。”司馬炎又下詔認為裴秀輔助朝政，有功于王室，不能因為小毛病而掩蓋他的功勞，于是命有關部門追究論定劉尚之罪，此事也就被禁止。

位列三司

泰始四年（268年），裴秀升任司空。裴秀精通儒學、多聞博識，又留心政事，在司馬炎受禪的時候，匯聚群臣進言的要領，他所裁定的事，都不違犯禮。裴秀創制朝廷禮儀，陳列刑法，大多都被采納應用，作為范例。他在位四年，被當世稱為名公。

不幸去世

泰始七年（271年）三月初七（4月3日），裴秀在一次服用寒食散（即五石散）后誤飲冷酒（食用寒食散后宜服熱酒），而不幸逝世，終年四十八歲。他逝世后，司馬炎下詔說：“司空聰敏而有德，舉止儒雅，佐皇室而輔國政，功勛宏大。正準備依賴他闡釋施行各種法制，為世人作出典范，但他不幸去世，朕甚為痛惜。現在賜給棺木、朝服一具、衣一套、錢三十萬、布百匹，謚號元。”

當初，裴秀認為尚書屬下的三十六曹，各部門所統的事務條例不明，應該讓諸卿各任其職，但他的計劃未及上奏就不幸逝世。裴秀的友人在整理他的書稿筆記時，得到一份上奏給武帝的章表，裴秀在其中建議司馬炎盡早伐吳。友人將章表封好上呈司馬炎，司馬炎下詔回答說：“司空之死，讓朕痛悼不已，又看到章表，司空盡管在危困時刻，還是不忘王室，盡忠憂國。朕看到后更加傷懷，應立即與諸賢商議此事。”

咸寧元年（275年），裴秀與石苞等都得以列名受祭。