文献收藏是图书馆开展各项服务工作的物质基础。我馆藏书建设的指导思想是以支持本省经济和社会发展需要、满足广大读者的需求为前提，力求文献类型齐全、学科结构合理、载体形式多样、兼具综合性与地方特色，并以特色藏书、基本藏书、热门三藏书三个层次补充馆藏。经过80年的积累，已逐步形成了以石油化工、有色冶金、机械、电子、农林畜牧、压药卫生为重点的，以古旧籍与西北地方文献为特色的藏书体系。截止1999年底，共有藏书260万册。其中中文图书180余万成册，古旧籍38万册，外文书刊40余万，缩微文献595件。

   古旧籍藏书中，有善本1260种，66，445册。其中有享誉海内外的文溯阁《四库全书》、国内收藏最完整的大型明版木刻丛书《永乐南藏》、敦煌汉文写经30卷、吐蕃文写经32卷、箧页式吐蕃文写经1120页，还有国内罕见的《汉隽》、《三国志·蜀志·诸葛亮传》等宋元刻本30余部。此外，我馆还收藏有宋元明清至近现代的珍贵字画2000余轴，其中不少是载于画史的名家之作，具有很高的艺术价值和文献史料价值。

   早在1943年，著名图书馆学家刘国钧先生在筹建国立西北图书馆时，就提出了收集西北地方文献的问题。建国后历任馆长也都很重视西北地方文献的收藏和利用。目前馆内已收藏西北地方书刊资料14，265种，5万余册。其中《甘肃通志稿》和《重修敦煌县志》均系未刊稿本，还有本省最早的杂志《新陇日报》（1928年）等。丰富的馆藏已使甘肃省图书馆成为研究西北史地、民族宗教以及敦煌学、丝路学的文献中心，并已与美国国会图书馆、澳大利亚国家图书馆等建立了国际书刊交换关系。