南京大学图书馆历史源远流长，其发展可上溯至20世纪初，建立的中央大学图书馆和金陵大学图书馆。中央大学图书馆肇始于清光绪二十八年（1902年）清政府创办三江师范学堂，三江师范学堂设藏书楼，荟萃中外书籍和各种图册，以供师生浏览。清光绪三十一年（1905 年），学校更名两江师范优级学堂，至1913年二次革命时，乱兵土匪乘机掠夺，校产荡然，书籍亦仅存十之一二。1915年成立南京高等师范学院，1920年 更名为东南大学。1923年东南大学图书馆馆舍毁于火，图书同烬。

1924年，齐孟芳先生捐资建成新馆，曾命名为“孟芳图书馆”，1928年去齐氏名，仍随学校命名。1927年学校更名为第四中山大学，1928年复更名江苏大学，旋又改称中央大学，图书馆亦随学校易名。1924年后，中央大学图书馆的藏书逐渐丰富，至1937年5月，已有中外文书刊共计407203册，其中中文图书117846册。

金陵大学图书馆源自1888年起，美国教会在南京建立的汇文、基督和益智等书院，后经几次合并，于1910年成立金陵大学堂，1915年改名金陵大学校，不久改称金陵大学，并于1916年迁至鼓楼新址。

1910年，金陵大学堂图书馆在原各书院图书室的基础上建成，当时仅有西文书2250册。因金陵大学是教会学校，故受历次动乱影响较小，图书馆藏书建设发展较稳定。至1927年11月收回教育权运动后，学校基本脱离了教会，改归教育部主管。
1929年建立了文、理、农三学院及中国文化研究所等教学科研机构，图书馆藏书也从数量到质量都有了较大的提高。1937年6月统计藏书量已达322369册，其中中文图书有106769册，与当时国立中央大学图书馆藏书基本上旗鼓相当。

1937年7月抗日战争全面爆发，南京各机关学校奉命内迁。中央大学因早有准备，故图书设备均基本搬迁，但辗转于战乱之世，难免流离损失严重。到重庆后，又进行了补充，至1944年统计，已有中文藏书121679册。金陵大学因与教会渊源很深，故一度存有幻想，及至形势紧迫，乃仓促西迁，图书仅运出十分之一，而留存南京校区的图书于1942年被伪立中央大学占用，故已荡然无存。抗战时期，在成都虽努力补充，但一时难以恢复，至1943年统计，中文藏书仅有16368 册。1949年中央大学改名为南京大学，1952年南京学区院系调整，金陵大学图书馆文理科藏书并入南京大学，调整后的南京大学图书馆有藏书共73万余册。

在南京大学图书馆的历史上，著名图书馆学家刘国钧、 李小缘、施廷镛和国学大师胡小石等诸先生，先后主持过馆务。上世纪 80 年代初期，1.95 万平米的新馆落成。 2001年6月，为迎接南京大学百年校庆，进行了扩建改造 , 馆舍面积增至 2.21 万平方米。

1994 年，建立浦口校区分馆， 至2007年，分馆藏书已达到34万册。 2007年5月，面积 3.05万平方米的浦口校区新馆―思源图书馆建成并开放。至2007年12月止，全馆（含浦口校区思源图书馆）共有阅览室20个，阅览座位 3000 席，馆舍总面积约5万平方米，工作人员130余人。

鼓楼校区图书馆

南京大学图书馆馆藏丰富，经长期积累，形成了比较系统、完整的综合性的藏书体系。至 2007 年底，总藏书量达到 491.70 万册（含院系资料室）。馆藏古籍线装书近 40 万册，其中善本古籍有3000余种、 3 万余册。地方文献、古代目录学文献以及丛书的收藏已形成特色。古代地方志共收藏有 4000 余种，近4万册，在全国各大图书馆中处于领先地位。本馆收藏了多个国家和地区的多个语种的期刊，尤以物理、生物、地学、数学为特色。1949年以前的中文社会科学书刊与自然科学收藏也比较丰富。

近年来，本馆加大了发展电子文献的力度，购买了多种网络数据库、光盘数据库。至2007年底，可提供利用的电子全文包括：中文期刊 16529 种、外文期刊 17272 种、中文图书 54 万种、外文图书 26.50 万种，外国硕、博士学位论文 10 万余篇。

截至2018年底，图书馆藏书：中文图书4269232册，中文报刊524466册，外文图书948954册，外文报刊511979册。；电子书583万册。

2018年，《南京大学图书馆馆藏古籍珍本丛刊》是大型综合古籍珍稀善本影印出版项目。主要依托南京大学图书馆丰富的古籍收藏，经过精心鉴定版本，厘清源流，最后从馆藏古籍中挑选出具有较高文献价值、版本价值与学术价值的稿钞本共44种，其中更有仅见藏于南京大学图书馆的海内孤本。《稿钞本卷》 是《南京大学图书馆馆藏古籍珍本丛刊》的第一辑，选目涵盖经史子集四部。

原浦口校区思源图书馆

本馆收藏了 80 多个国家和地区 20 多个语种的期刊，尤以物理、生物、地学、数学、东方学为特色，1949年以前的中文社会科学书刊收藏颇丰。近年来，在教育主管部门的支持下，全国高校的地科(地质、地理、气象、天文、环境科学)教材中心、文科文献中心相继建成，进一步增加了馆藏内容和特色。

南京大学图书馆现负责统筹协调校内 21 个院、系、所的图书室和资料室工作，与国内外 700 余个单位保持经常的业务联系和书刊交换，为本校以及江苏、南京乃至全国的读者提供了广泛的优质服务。本馆是江苏省高校图书情报工作委员会委秘书处的所在馆，长期以来为促进江苏高校图书馆的协作与交流、江苏与兄弟省的交流做出了积极的贡献。

南京大学图书馆是国内较早从事计算机应用的高校图书馆。1986年在国内首先研制成功条型码计算机中文图书流通管理系统并投入实用。1992年开发的中文采购、编目管理系统等正式投入实际使用，受到同行的广泛好评。1998年底，我馆全面更新了图书馆管理系统，使用由江苏汇文软件公司开发的新一代图书馆管理系统“汇文”系统，实现了图书馆管理的全面计算机化，目前，正在向各个院系分馆延伸服务，逐步实现全校（包括仙林分馆）图书流通的“一卡通”，全校已有化学化工学院、建筑研究所、国际商学院、物理系等院系资料室，均纳入图书馆的计算机系统统一管理。

2019年，由南京大学图书馆牵头研制的下一代图书馆管理系统NLSP上线。南京大学图书馆一直致力于智慧图书馆的建设，智慧图书馆是一种综合的、泛在化的、可持续生长的图书馆智慧服务能力的体现。由南京大学图书馆指导开发的国内第一家新一代图书馆服务平台简称“NLSP1.0”平台，采用云计算、微服务架构、纸电数统一的管理、具备更为强大的整合与分析功能，以及开放融合的数据链接。这是我们在智慧图书馆基础上迈出的一小步，正如南大校训中的“励学敦行”，我们仍需要继续实践、励学前行。2019.9.23读书节推出了NLSP2.0平台，针对馆员端进行了业务流程升级，并增加了新的模块；面对读者的服务端，结合了广大读者的各项建议，以读者服务为导向推出了多项新功能，同时在人机交互、数据服务、专业规范等多个方向构建了全新的服务体系。

2009年9月，南京大学仙林国际化校区图书馆建成启用，新馆地处校区心脏地带，位于校园礼仪大道北端，正对校区主入口，依山傍水，是仙林国际化校区的标志性工程， 外部造型独特，风格庄重典雅， 地上建筑共五层，总面积 53000 平方米，每层约 10000 平方米，分为3个服务区。新馆将采用大流通、大阅览的服务模式，总服务台设在2楼大厅。全楼设有45个研究小间、3个音乐鉴赏室供读者使用 。既为学校未来发展预留了一定的发展空间，又凸显国际化校区图书馆多功能 、现代化、休闲化和个性化服务的人文理念。
2009年10月8日， 南京大学杜厦图书馆落成典礼举行，杜厦校友暨学校领导到会，并参观杜厦图书馆。 2009年10月9日， 南京大学仙林校区启用典礼正式举行，典礼期间，蒋树声副委员长、梁保华书记等领导先后视察杜厦图书馆。

仙林校区杜厦图书馆

随着中国高等教育文献保障系统(CALIS)、江苏省高等教育文献保障系统（JALIS）的建设，南京大学图书馆已成为中国高等教育文献保障系统(CALIS)华东北地区管理中心和江苏省高等教育文献保障系统（JALIS）的管理中心，承担着为华东北地区（江苏、山东、安徽三省）的高等院校提供信息服务、协作、资源共享、管理的重任。