国家图书馆一期工程于1987年建成,建筑面积14万平方米。到上世纪90年代末,该馆藏书量已达到2190万册,随着资源和功能的不断增加,书库已经严重超负荷使用,借阅空间狭小,在很大程度上很难满足读者的需要。为了更好地发挥国家图书馆服务大众、服务社会的职责,解决其藏书和借阅空间不足的问题,国务院于2003年1月批准了国家图书馆二期暨国家数字图书馆工程可行性研究报告,于2004年批准了二期工程初步设计及概算。经过公开招投标,确定了工程设计单位。
建成后国家图书馆新增读者座位2900个,日均接待读者能力增加8000人次,可以满足未来30年的藏书量,开放后将成为世界最大的中文文献收藏中心、中文数字资源基地和中国最先进的信息网络服务基地。