天津圖書館現有藏書321萬冊，其中中文普通圖書210萬冊，外文圖書40萬冊，古籍線裝圖書40萬冊，中外文報刊合訂本30萬冊。 比較珍貴的藏書包括：
1、善本圖書8000余種。其中列入全國善本總目的有2563種。如嶽飛之孫嶽柯著，南宋臨安陳家書籍鋪刻本《棠湖詩稿》為國內僅有。同時還有以著名藏書家周叔弢捐贈為主的活字版圖書700余種。
2、地方誌資料3600余種。主要以藏書家任鳳苞捐贈的“天春園”藏誌為基礎，後經不斷搜集、擴充，逐漸形成特色。其中如明嘉靖年間的《遼東誌》，萬歷年間的《徐州誌》等為國內孤本。
3、中國近現代史資料和天津地方史料。如天津的《益世報》（自創刊至停刊）、《京津泰晤士報》（英文版，自1890年至1948年），還有袁世凱的《養壽園奏議》、康有為的《大同書》手稿等，均為珍貴的歷史資料。
4、革命文獻資料，如毛澤東、朱德著作、博古譯著的早期版本，周恩來早期著作（《警廳拘留記》、《西歐的“赤”況》等。 閱覽室壹覽閱覽室 位置 可提供閱讀服務 文獻提供方式 中文圖書借閱室 D區1－3樓 天津圖書館最大的全開架式外借處，現有50余萬冊中文圖書，設有259個閱覽座席 開架 外文圖書借閱室 B區3樓西側 提供開放式書庫管理的外文圖書借閱服務，藏書以西文和日文科技圖書為主 開架 中文期刊閱覽室 C區1樓 閱覽室內有現刊5000種，藏有1949年後出版的國內中文期刊9000余種，設有162個閱覽座席，可根據讀者要求提供專題參考咨詢服務 開閉架結合 中文報紙閱覽室 C區2樓 該閱覽室實行免閱覽證閱覽，藏有1949年後出版的國內中文報紙310種，設有100個閱覽座席，可根據讀者要求提供專題參考咨詢服務 開閉架結合 外文臺港報刊閱覽室 C區3樓 該閱覽室訂外文現刊400余種，藏有西文過刊4000余種、日餓文過刊2000余種、科技檢索類過刊200余種，設有60個閱覽座席，可提供國外大學的最新資料，可電話預約期刊，可根據讀者要求提供專題參考咨詢服務 開閉架結合 基本藏書綜合閱覽室 A區2樓 藏有最新中文工具書及臺、港、澳地區出版的中文圖書（開架）；館藏1949年後各類中文基本藏書和1949至1975外文基本藏書（閉架），設有讀者座席36個 開閉架結合 古籍文獻綜合閱覽室 A區3樓 該室可接待學術型讀者10人，歷年影印本實行開架閱覽，閱覽歷代原版古籍、縮微膠卷及中華再造善本古籍需持單位介紹信和讀者有效身份證件 只歷年影印本開架 近代文獻綜合閱覽室 B區3樓東側 該室可接待學術型讀者16人，閱覽文獻範圍為民國時期中文圖書、報紙和期刊、天津地方文獻，以及早期原版日文和西文圖書 不詳 視聽資料服務中心 D區4樓 收藏各類音像資料60000余種，並提供電影、電視劇、社科、科技類DVD、VCD及CD等各種視聽資料外借服務 開架 電子文獻閱覽室 B區2樓西側 配備108臺寬帶接入互聯網的計算機，可為讀者提供因特網瀏覽、 網上信息查詢和交流及視頻點播服務科普文獻閱覽室 B區3樓東側 藏有1975年以後中文科普圖書4000冊及中文科普期刊50余種，西文科普圖書及日文科普圖書100冊，設有6個閱覽坐席 開架 少兒文獻借閱室 B區1樓西側 藏有各類少兒圖書5000余冊、期刊200多種和視聽資料200余種，提供少兒類電子書刊和電子動漫連環畫的閱讀服務，設有30個少兒閱覽座席和9個少兒電腦閱覽機位 開架 視障讀者閱覽室 A區1樓西側 藏有100余種點字圖書和150余種錄音帶供視障人士讀者閱覽，設有8個讀者座席。 不詳 讀者服務服務單位 位置 服務內容 辦證處 1樓大廳西側 辦理、管理讀者圖書借閱證 政府信息公開查閱服務中心 B區2樓東側 為天津市人民政府指定設立的市級政府信息公開查閱服務場所，有讀者座席30個，專用查詢電腦10臺，為社會各界公眾提供政府公開信息的查閱、打印、復印服務，以及國務院公報、天津市政府公報的查閱和索取服務，並提供代辦依申請公開政府信息的申請、電話委托查詢、信函委托查詢、電子郵件委托查詢等其他服務 電子文獻檢索室 1樓大廳東側 有檢索用電腦機位16個，可為讀者提供中國知網、EBSCO等多個大型全文數據庫的檢索閱覽服務，並提供館內OPAC書目查詢服務 信息咨詢服務中心 1樓大廳東側 為個人和企事業單位用戶提供高質量的國內外信息檢索服務