山西省圖書館館藏資源豐富。館藏總量340余萬冊（件），其中圖書169萬冊，報刊87萬冊，古籍30萬冊（件），視聽、縮微、電子圖書及其他文獻54萬冊（件）。館藏珍品包括北宋雍熙三年刻《佛說北鬥七星經》、偽齊阜昌八年刻《成唯識論了義燈鈔科文》等海內外孤本，以及明嘉靖《山西通誌》、劉大鵬《退想齋日記》等珍稀地方文獻和特色文獻。館藏數字資源35TB，包括CNKI中國知網、萬方數據資源系統、龍源電子期刊閱覽室、方正阿帕比電子書、超星讀秀知識庫等大型品牌數據庫和自建山西地方特色數字資源庫。
山西省圖書館擁有數字資源35TB，有清華同方、萬方、方正等大型品牌數據庫，自建有大批館藏書目數據庫、全文檢索數據庫和山西文化數字資源庫；通過1000兆國家政務外網、100兆中國聯通光纖、100兆中國電信光纖和衛星系統等多條路徑接入國際互聯網，連接基層圖書館室。讀者可以方便快捷地登陸山西省圖書館網、三晉文化信息網、山西省圖書館少兒網，閱讀查詢多媒體資源。