画法几何应用投影的方法研究物体和空间的多面正投影图、轴测图、透视图和标高投影图，以及投影变换、截交线、相贯线和展开图等的绘制原理。其研究的任务包括在平面上表达空间形体的图示法和在平面上解决空间几何问题的图解法。工程设计人员要在图纸上表达设计意图，并准确传递给施工人员，就需要采用规定的方法和一致的语言，这些方法和语言就是画法几何所研究的图示法。此外，工程技术人员还需要利用平面图形解决空间几何问题，如利用地形图进行区域规划、场地设计等，这些就是画法几何所研究的图解法。

15世纪文艺复兴时期，欧洲的建筑进入了繁荣发展阶段。当时的许多艺术家不仅从事绘画等艺术创作，还同时从事建筑、机械等设计创造，并在这些创造实践中，总结出空间表达的理论和方法。如亚尔倍·丢勒提出了在两个或3个相互垂直的平面中用正投影的方法来表达曲线和形体的几何思想。17世纪，法国数学家笛沙格提出了射影几何理论；笛卡尔提出了直角坐标系理论，以及在两个相互垂直平面上用投影来表示空间曲线的思想方法。18世纪，法国工程师G.蒙日采用几何表示方法在军事工程设计中直观准确地解决了三维空间型体的表达问题，1795年他的著作《画法几何》出版。而在中国，12世纪北宋时期的李诫所著《营造法式》中的图样，就包括了应用投影法绘制的平面图、立面图、剖面图和大样图。

画法几何的理论基础是投影法，即借鉴光线通过空间形体投射在平面上的影像的方法。最常用的是平行投影法，即假设光源距离无限远，所有光线相互平行时得到的投影。当假设光线垂直于投影面时，得到的是正投影。三维型体具有长、宽、高3个方向的形状和大小，而正投影只能反映两个方向的形状和大小，要全面表达三维型体，就要用到多面正投影，即用多个正投影来表达一个三维型体。而建筑物除了外部型体还具有内部空间，因此建筑设计常用平面图、立面图、剖面图这样一组多面正投影来表达设计意图。