垂直坐标系可以定义高度或深度值的原点。与水平坐标系类似，除非要显示数据集或者要将数据集与使用不同垂直坐标系的其他数据合并，否则不需要使用垂直坐标系中的大多数信息。
测量单位可能是垂直坐标系最重要的部分。测量单位始终是线性的（例如，国际英尺或米）。另一个重要部分是 z 值究竟代表高度（高程）还是深度。对于每种类型，z 轴方向分别为正“北”或正“南”。下图显示了两种垂直坐标系：平均海平面和平均低潮面。平均海平面用作高度值的零水平面。平均低潮面则是基于深度的垂直坐标系。
基于高度的平均海平面坐标系显示一个 z 值。落到平均海平线以下且以其为参照的任何点都具有负 z 值。平均低潮面具有两个与之关联的 z 值。由于平均低潮面是基于深度的，因此 z 值为正。落到平均低潮面以上且以其为参照的任何点都具有负 z 值。
ArcGIS 文档文件夹中的 geographic_coordinate_systems.pdf 文件包含支持的垂直坐标系的列表。