本館前身為國立中央圖書館，創設於民國22年，85年始易名為國家圖書館。
民國70年奉 行政院核定兼辦「漢學研究資料及服務中心」業務，76年該中心奉令改稱「漢學研究中心」。民國73年報請 行政院核定，於臺北市和平東路2段科技大樓內附設「資訊圖書館」，該館於77年正式啟用。民國88年報請 教育部核定，以任務編組方式成立「全國期刊文獻中心」。民國97年於延平南路原實踐堂舊址成立「藝術暨視聽資料中心」。
依「圖書館法」規定，國家圖書館為「全國出版品之法定送存機關」，本館的服務對象及設立宗旨，係「以政府機關（構）、法人、團體及研究人士為主要服務對象，徵集、整理及典藏全國圖書資訊，保存文化、弘揚學術，研究、推動及輔導全國各類圖書館發展。」
面臨知識經濟時代，本館已提供複合式服務，實體與虛擬館藏並重，紙本與數位化典藏兼顧。
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