圖書館高度重視突出學校自身特色的館藏資源積累，已經形成以教育類和文史類重點學科領域文獻為主的多種類型、多種載體形式的綜合性館藏體系，為教學與科研提供較為完備的圖書文獻信息保障。館藏中外文實體文獻280萬冊(件)。其中，開架書庫藏書80萬冊，中外文報刊2400余種。館藏中外文數據庫90余個，電子圖書100余萬冊，電子期刊1.1萬余種，學位論文3萬余篇。館藏古籍為藏書重點，以文史類為主，側重明清時期，突出地方性特點，珍本薈萃，常用古籍齊全，涵蓋經史子集各類。其中，舊平裝書7000余種、2.7萬余冊；古籍線裝書1萬余種、12萬余冊；善本書 700余種、 7500余冊。278種古籍被列入《中國古籍善本書目》。
天津師範大學圖書館經高等教育文獻保障系統管理中心（CALIS）批準，成為國家教育部“211工程”中國高等教育文獻保障系統“E讀應用服務示範館”、“外文期刊網應用服務示範館”、“館際互借應用服務示範館”。與國家圖書館、天津圖書館及天津市19所高校圖書館建立了長久性館際互借關系。
經過多年的努力，圖書館已經形成了網絡資源、鏡像服務站和本館資源等多元化的虛擬文獻資源服務體系。圖書館利用磁盤鏡像服務器建立了本地數據鏡像站點，為讀者提供中外文電子文獻全文數據庫檢索服務。圖書館有各類數據庫 40 個，其中已購置使用權的數據庫 33 個（中文數據庫 14 個，外文數據庫 19 個），在線試用數據庫 5 個，自建《心理與行為研究特色資源數據庫》和《天津師範大學博碩士學位論文全文數據庫》 2 個。此外，還自行研發了《信息參考咨詢服務平臺》及其《交互性在線咨詢系統》等 8 個子系統，為讀者提供互動式在線實時咨詢等多種服務。圖書館虛擬文獻資源主要包括中外文圖書、期刊和專題數據庫三大類，覆蓋文史、理工、綜合等學科。館藏電子圖書 78 萬多冊，另有外文電子期刊（全文） 8536 種。
圖書館為學校教學、科研和學生素質教育服務的文獻保障體系十分健全，涵蓋了學校開設的教育、政治、經濟、管理、文史、心理、外語、藝術、計算機、數理化、生物、地理、環境、體育等學科的全部 56 個專業。業已形成的文獻資源與辦學規模相適應、傳統文獻資源與數字化文獻信息相結合、學科教育與素質教育相融合的館藏體系，能夠滿足學校教師教育和科學研究工作以及為國家經濟社會發展培養各類人才的需要。