國家圖書館前身是京師圖書館，1909年9月9日，清政府準奏設立京師圖書館；1928年更名為國立北平圖書館；1951年更名為北京圖書館；1998年12月12日更名為國家圖書館，對外稱中國國家圖書館。2007年，經國務院批復，在國家圖書館成立國家古籍保護中心；2012年，經中編辦批準，國家圖書館加掛國家典籍博物館牌子，2014年國家典籍博物館正式開放服務。國家圖書館總建築面積28萬平方米，居世界國家圖書館第三位。
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建館百余年來，國家圖書館逐步形成了面向中央國家機關、重點教育科研企事業單位、社會公眾、全國圖書館的分層服務體系。國家圖書館館藏宏富、擷英集萃，繼承了南宋以來歷代皇家藏書，最早的館藏可遠溯到3000多年前的殷墟甲骨。“敦煌遺書”《趙城金藏》《永樂大典》和文津閣《四庫全書》善本的四大專藏為世界矚目。
國家圖書館是國內正式出版物的法定交存館，國務院指定的學位論文收藏館，聯合國資料的托存圖書館，是全世界中文文獻收藏最多的圖書館，也是國內最大的外文文獻收藏館。截至2021年底，館藏文獻總量超過4230萬冊件，數字資源存儲總量近2500TB。