始建于1902年的陕西大学堂藏书楼，是西北大学图书馆的源起，也是我国最早的现代新型图书馆之一。西北大学图书馆历经初创、发展、跌宕浮沉、易名更址、创新发展几个阶段。1950年正式定名为西北大学图书馆。其历史沿革为：陕西大学堂藏书楼（1902.5）→国立西北大学图书部（1925.10）→国立西安临时大学图书组（1937.9）→国立西北联合大学图书组（1938.4）→国立西北大学图书组（1939.8）→国立西北大学图书馆（1940.12）→西北大学图书馆（1950.12）。

目前的西北大学图书馆由太白校区图书馆和长安校区图书馆两部分组成，总建筑面积52661平方米，阅览座位3334席。组织机构包括办公室、采编部、读者服务一部、读者服务二部、综合读者服务部、信息技术部、信息咨询部几个部门。全馆在岗职工69人（编外聘用人员30名），其中高级专业技术职称16人，中级职称29人，研究生学历12人。馆内设有书刊库8个，阅览室3个，借阅室5个。周开馆时间105小时，主要阅览室周开放时间86小时。

一个多世纪来，经过几代人艰苦卓绝的奋斗和不断发展，西北大学图书馆现已形成了以文史、经济、地质、物理、化学、生命科学为重点的多学科藏书体系。截至2012年底，累计纸质藏书232万册（不包括院系资料室图书46.6万册），中外文数据库56种，电子图书80万册，电子期刊19万册。现已建成了传统纸质资源与电子期刊、电子图书、学位论文、文摘索引、光盘、多媒体、视频等电子资源相互并存、互相补充的文献资源保障体系。

特色馆藏中尤以16万册线装古籍的收藏在西北地区独具特色，具有很高的文物价值和学术研究价值，是中华民族的文化瑰宝，被国务院命名为全国重点古籍保护单位。收藏范围除中国各朝代刻本、印本外，还有日本本、朝鲜本等，内容包括敦煌佛经写本、宋元明清刻本、明清抄本、稿本等，已被确认的460部善本古籍堪属馆藏珍品。截至目前已有21部古籍入选《国家珍贵古籍名录》。本馆还有连续收藏30年以上的中外文期刊和报纸，以及种类齐全的陕西地方志和大量台湾版的地方志。

管理手段的现代化、规范化、网络化是现代图书馆管理的主要特点。现已建成较先进的自动化网络服务平台体系，自动化管理系统采用ILASⅡ的最新版本，主服务器为IBM P740小型机，磁盘阵列存储量为53TB，电子阅览室及各工作点用PC总计300余台。采访、分类、编目、典藏、流通、检索、借阅全面实现了自动化管理。服务方式和管理手段不断创新发展，图书流通领域引进了RFID智能管理系统，实现了开放式的读者自助服务模式和先进的文献资源管理模式。除了传统的手工借阅、现场解答、电话咨询外，还构建了电子阅览、网上续借、网络导航、新书荐购、信息咨询、多媒体点播、文献传递、馆际互借、数据库培训、自助借阅等网络化服务方式。

西北大学图书馆是中国高等教育文献保障系统（CALIS）成员馆，是陕西省高校图书情报工作委员会副主任馆和陕西省图书馆学会常委馆，2010年被国务院命名为是全国重点古籍保护单位。西北大学图书馆人正在为建设具有西北地方特色的现代化图书馆而努力奋斗。