تـاریخچـه تشکیـل مجمـوعـه کتابخانه بـه آغـاز دهـه ۱۲۴۰ باز میگردد.در سال ۱۲۳۱هجری شمسی ، مدرسه دارالفنون در تهـران کار خود را آغاز کرد و ۱۲ سال بعد کتابخانه کوچکی در آن مدرسه تأسیس شد و تقدیر چنین بود که این مجموعه کوچک در مدرسه ای که به سبک اروپایی ساخته شده بود، هسته اولیه مجموعه کتابخانه ملّی ایـران شـود کـه ۷۳ سـال بعـد، در سوم شهریور ۱۳۱۶ رسماً در تهران، گشایش یافت و یکی از مظاهر تجدد در این کشور به شمار می رفت.
نکته مهم اینکه واژه «ملّی» که در نـام ایـن کتابخانه بـه کـار رفتـه، بـه هیچ وجه به معنای «ملیتی» و «ملی گرایانه» نبـود، بلکـه بیـانگـر آن بـود کـه این کتابخانه هیچ گونه وابستگی به دولت ندارد و مؤسسه ای است غیرانتفاعی و مردمی. از این رو، بی جا نیست اگر آن را نخستیـن کتابخانه عمـومی ایران بدانیم که در تهران تأسیس شد؛ کما اینکه تا چند دهه بعد کتابخانه ملی تبریز، کتابخانه ملی فارس، کتابخانه ملی کرمان، و کتابخانه ملی رشت نیز، که جملگی کتابخانه عمومی بودند، در ایران تأسیس شدند. والا در هرکشوری فقط یک کتابخانه ملّی می تواند وجود داشته باشد.
آغاز به کار رسمی کتابخانه ملی به سال ۱۳۱۶ بازمیگردد. در سال ۱۳۵۸ مرکز خدمات کتابداری، و در سال ۱۳۷۸ سازمان مدارک فرهنگی انقلاب اسلامی در کتابخانه ملی ادغام شدند و سرانجام در سال ۱۳۸۱ با تصویب شورای عالی اداری، کتابخانه ملی و سازمان اسناد ملی با هم ادغام شدند و سازمان فعلی شکل گرفت. سازمان اسناد ملی ایران در ۱۳۴۹ بنیان شدهبود. اکنون این سازمان در دو ساختمان مستقل کتابخانه ملی ایران و گنجینه اسناد ملی ایران فعالیت دارد. ساختمان کتابخانه ملی در بزرگراه شهید حقانی و ساختمان گنجینه اسناد ملی ایران در خیابان میرداماد تهران واقع شدهاست.
کتابخانهٔ ملی ایران دارای ۹۷۰۰ مترمربع زیربناست دارد که در ۸ طبقه از بتنهایی استفاده شده که در برابر ۹ ریشتر زلزله مقاومت میکند.
بیشتر کتابها و اسناد خطی کتابخانه ملی، نوشتههای بزرگان ایرانی در حوزههای ادبیات، تاریخ، فلسفه و عرفان، فقه و اصول، طب و نجوم، و مجموعهای از نخستین ترجمههای فارسی کتابهای فرنگی و قطعههای خوشنویسی استادان بزرگ است.