圖書室本為提供本館蒐藏、研究、展示、教育等自然史博物館業務所需之各項資源。主要藏書包括：動物學（兩棲爬蟲、鳥類、昆蟲、哺乳類、脊椎動物等）；植物學（苔蘚、維管束、藻類、菌類、地衣等）；地質學（岩石、礦石、化石等）；人類學（考古、體質人類學、民族學等）；及博物館學等相關資料。目前中西文圖書約六萬多冊、相關期刊約有2000種，自然科學專業資料豐富，不但是學術研究極好的參考資源，亦是中小學科學教育重要教學資源，科學性的錄影帶和光碟更適合班級群體教學輔助課程之用。如欲查詢本館館藏書刊狀況，可查詢「書刊查詢系統」。
　　民眾參觀博物館各項展示與教育活動當中，如需進一步深入探討相關專題，圖書館員也可提供具參考價值的資源。為使本館圖書資源充分發揮館藏價值，以造福更多民眾，本館於2005年4月25日起開放對外服務，歡迎民眾與學校教師踴躍前往利用；詳細辦法參見開放使用注意事項。

服務對象

1. 本館員工
2. 計畫助理、義工
3. 與本館進行學術合作學校師生
4. 小學（含）以上之民眾（僅限館內閱覽，相關規定另見【使用注意事項】）
5. 參加館際合作之單位：為增進圖書館館際間之合作關係，以促進圖書資訊之交流與利用，本館另訂定「國立自然科學博物館圖書外借服務要點」，服務對象為參加「中華圖書資訊館際合作組織」、並願與本館互惠之會員單位圖書館（詳細辦法請見「館際合作服務」）。

服務項目
　　◎ 書刊借閱服務。◎ 期刊目次服務。◎ 參考諮詢服務。◎ 館際合作複印服務。◎ 專題暨新書展示。

樓層配置
　　圖書室位於「資訊大樓」四樓及地下一樓。四樓：為中西文圖書、現期期刊、參考書、錄影帶、光碟、本館出版品、中文博物學期刊論文、抽印本等藏書區，及館員辦公區。地下一樓：為中西文過期期刊、劉其偉特藏專區、視聽欣賞區，及館員辦公區。

博物館研究相關資料庫
　　本館自開館以來，即不斷蒐集相關資料，除了有計畫地蒐集核心館藏外，並兼及自然科學方面的圖書、期刊、視聽及多媒體方面之資訊。因應網路時代的來臨，本館更利用網路提供館內重要之各項資訊資源，如：館藏書目資料庫、西文期刊目次資料庫、博物館學資料庫、本館出版品資訊、同仁著作、國內博物館名錄及其出版品等數位資料。各連結網頁如下。

1. 國立自然科學博物館圖書館館藏查詢
   
2. 國立自然科學博物館圖書館讀者個人資料查詢
   
3. 國立自然科學博物館圖書館新書通報: [到館月份]一覽表
   
4. 國立自然科學博物館【博物館學季刊】（電子版）
   
5. 國立自然科學博物館【簡訊】（電子版）
   
6. 國立自然科學博物館【公務出國報告】
7. 博物館學資料庫查詢