館內擁有設施完善的閱覽室、個人研究室、展覽廳、學術活動室以及報告廳、多功能廳和音樂欣賞室等。采用現代化文獻采訪、編目、流通、書目查詢等功能的計算機集成管理和服務系統。引入先進的技術和設備，助推讀者的閱讀，相繼推出外借數字移動閱讀器、手機圖書館、電子閱報欄、網上委托借書、e卡通——上圖電子資源遠程服務以及“我的圖書館”（壹卡通行證）讀者免費閱讀等現代化數字服務新舉措。
館藏豐富，門類齊全。擁有圖書、報刊和科技資料近5200萬冊（件）及15萬余張老唱片等非書資料。館所為上海市古籍保護中心所在地，館藏歷史文獻370萬冊，距今1400年的《維摩詰經》是上圖最早的藏品。擁有家譜342姓氏計1.8萬余種，是國內外收藏中國家譜最多的圖書館。
館所實行免費辦證，堅持“360行，行行可以辦證、365天，天天對外開放”。探索現代圖書館的多元化服務形式，形成了上海市中心圖書館“壹卡通”系統、上海公***情報服務平臺、“上圖講座”、“上圖專遞”、“上海之窗”、網上聯合知識導航站、《全國報刊索引》數據庫、上海年華、館藏文獻精品年展等10多個具有相當影響力的現代服務品牌，受到社會各界的歡迎?