1661年的法令使该馆具有了国家馆的地位，其使命包括保存瑞典的印刷资料及国外出版的有关瑞典或瑞典人撰写的资料。但在未成为独立行政部门之前，它也并非完全是国王的私人图书馆，只不过王室成员在17世纪常常不能清楚区分家族财产与国家财产的界限。根据1713年饬令，图书馆定时向参观者开放，但不外借。1863年除了保存本外可以外借，开始起到公共图书馆作用。1878年哈姆莱噶登馆舍投入使用时，图书馆已经成为完善的国家图书馆了。
皇家图书馆藏书的源头是瓦萨王室国王的藏书，1520年古斯塔夫?瓦萨开始收集历史、科学和理论与音乐类印刷品及地图，其子埃里克十四世、约翰三世和卡尔九世继续扩充。1587年约翰三世将王宫80米的长廊布置成开放式书架，号称“绿色长廊”。1568年图书馆就有了第一本图书目录，1595年尼克劳斯?奥莱负责管理国王的图书。瓦萨王朝常从国外购进图书，但他们更乐于趁宗教改革之机把瑞典天主教修道院的藏书充公。1620年古斯塔夫二世阿道夫将瑞典中世纪修道院的图书馆捐给了乌普萨拉大学，成为大学图书馆的镇库之宝。以后数十年间，图书作为战利品洪水般从波罗的海、波兰、德国、波希米亚、摩拉维亚、丹麦涌向瑞典，充实了乌普萨拉大学和皇家图书馆的馆藏。1648年，13世纪早期由本笃会修道院修士书写的手抄本“魔鬼圣经”被布拉格的征服者们带回瑞典。另外，当瑞典人报捷时还送回在当地散发的传单，所以皇家图书馆有欧洲最古老的新闻记录。
1611-1634年约翰内斯?布雷乌斯担任首位皇家图书馆馆长，他一度身兼三职。其继任人是马斯特?拉尔斯?福内柳斯，既负责原来的藏书也管理克里斯蒂娜女王宫内的藏书。1650年克里斯蒂娜女王请了几位外国学者来管理图书馆，荷兰人埃塞克?福西肖斯编制了图书排架目录，使女王的藏书今天查找起来都十分方便。为了储存图书，克里斯蒂娜女王在王宫侧翼开辟数间书室，她还随意将图书送给亲信——德?拉?加尔迪或机构——古斯塔夫二世阿道夫建立的培养文官和教士的文法学校。由于未支付福西肖斯报酬，他拿走了大量图书和手稿，今天这部分藏品可见于莱登大学图书馆。1654年女王退位时还将大量珍贵藏书带走送给了梵蒂冈图书馆，在那里形成专藏。
卡尔十世古斯塔夫打败波兰和丹麦的战利品使图书馆的损失得到补偿。1683年卡尔十一世将克里斯蒂娜女王藏书中的6000册捐给了隆德大学图书馆；加尔迪藏书的大部分捐给了乌普萨拉大学图书馆；瑞典文著作和历史文献转移到1666年成立的古物学院，1690年又转给1630年成立的古物档案馆。1697年因皇宫失火而损失了2/3的收藏——17,386卷图书和1,103件手稿，失火后目录上的藏书仅剩6826卷，手稿仅剩283部。以后藏书几经迁徙，1768年皇家图书馆迁往新落成的皇宫东北翼，1796年房间才装修完备且要与其他几个机构共享，很快图书馆空间就不敷使用。
失火后的图书馆开始有限地向公众开放，但在选址问题上一直争论不休。1705-1741年间图书馆还是收到不少赠品，如750年未经审定的拉丁文本圣经以及古老的突厥语图书等。但是图书馆地位不稳定，1703年决定每年经费600银币，不足以购买两种外国杂志和应付图书装订及购买蜡烛。1770年议会拨给图书馆一批图书，供图书馆自由买卖和交换使用。在安德斯?瓦尔德任馆长（1758-1795）期间，皇家图书馆逐渐走上正规。分别从不同人的藏书中补充了中世纪的手稿、伊斯兰文手稿，并收回了原来属于古斯塔夫二世阿道夫而被克里斯蒂娜继承后送人的图书，几十年间馆藏翻了一翻。国家档案局也收集资料，1880年左右两个机构曾进行藏品交换。
皇家图书馆十分注重对瑞典文印刷著作的收集，1813年的一份官方报告为皇家图书馆勾勒出远景。根据报告，图书馆应收藏每本与该国知识有关的出版物，拥有覆盖整个王国的综合性瑞典文献。虽然有1661年的法令，但政府却并未强制实施。1828-1840年皇家图书馆从个人手中购买了大量有关瑞典历史、传记、学术史和文字的藏书。1843-1865年间的两位馆长对藏书进行整理，把外文和瑞典文资料分开，并设立瑞典文部，有系统地对临时性文献进行归类。1844年经过乌普萨拉大学文官考试的克莱明到皇家图书馆供职，克莱明深谙搜集图书之道，迅速征集到大量私人藏书，他独一无二的收藏知识使其成为馆长的当然继承人。
在古斯塔夫?爱德华?克莱明馆长（1865-1890）的推动下，结合斯德哥尔摩城市整体规划，1870年议会派遣年轻的建筑师达尔负责设计和实施建馆，1871年7月新馆在哈姆莱噶登——从前瓦萨王室的菜园，这时的贫民窟上破土动工。由于瑞典工业处于转型期，财政紧缩，施工开始不很顺利，当其工业有所发展时，问题才迎刃而解。1877年11月9日，皇家图书馆成为独立行政机构和瑞典的国家馆。1878年1月1日克莱明带着珍贵的圣经手抄本最后一个离开王宫图书馆；王宫空房子中只剩下奥斯卡二世和索非亚王后的图书，经过整修后于1896年开放为贝纳多特图书馆。1878年1月2日位于哈姆莱噶登的新馆舍向公众开放；当时组织搬迁的埃洛夫?腾纳尔后来成为隆德大学图书馆馆长。
作为国家图书馆，资料采集和编目十分重要。由于没有明晰的目录，皇家图书馆查找信息有时得看分类财产帐目上的号码。1879年到1890年克莱明馆长把书目工作视为医治自己气喘病的良药，同时他苦心孤诣地收集美国瑞典人文献，还强调收集灰色文献的重要性。这些极具研究价值的文化、民俗、习俗和商业生活发展史资料被分成149类，对后世研究者造福匪浅。埃洛夫?腾纳尔建议为公共图书馆编制1886年以来瑞典所收集的外国出版物联合目录，该计划被1903年担任馆长的达尔格伦付诸实施。 达尔格伦曾在议会供职，利用其丰富的关系网为图书馆谋利，争取到更多的财源购买图书和支付员工的工资，1910年馆长头衔正式成为“国家馆长”。他对皇家图书馆的情况进行调查，认为总体与乌普萨拉大学图书馆相当，前者瑞典文藏书略胜于大学，但后者的手稿远胜于皇家图书馆，皇家图书馆的强项是目录学、教会史、文学、地理、艺术、考古、政治经济学及政治学的历史文献和报纸，在历史、传记、法律、小说和哲学方面两者旗鼓相当。按照他的估计，图书馆独一无二的收藏就是灰色文献，当时已经近100万件。与其前任不同，达尔格伦注重通过伦敦、巴黎、海牙和莱比锡的代理商采购外文资料。于是荷兰17世纪的印本、各地收藏家的专藏纷至沓来成为皇家图书馆的专藏，如歌德、瓦格纳、吉普赛文献等。1909年对皇家图书馆来说是具有划时代意义，图书馆获得131,500瑞典克郎，提高了薪金，每日工作6小时。过去由于工资低下很少能雇佣到人手。
1916-1940年担任馆长的埃塞克?科林是位研究人员，对1700年前瑞典印本书研究是其长项。通过在国外游历，他认识到字顺式分页目录应转换为卡片目录，并于1928年投入使用。科林的声望促使他建立了与国外机构的交换，但他没抓住时机与斯德哥尔摩大学院合作。由于瑞典著名作家奥古斯特?斯特林堡1874-1882年曾在图书馆工作，所以将其大量手稿存放在图书馆成为顺理成章的事。科林希望扩大图书馆空间来满足增加的需求，1942年官方批准了计划，1946/47年预算到位，但具体进行却推迟了10年。
1952年乌诺?维勒斯任馆长为图书馆开辟了新纪元，既从政府获得了购书经费，还获得100万克郎得以对图书馆进行大修。1953年他与斯德哥尔摩大学院签订协议，使皇家图书馆兼任斯德哥尔摩大学的人文社会科学图书馆，大学回报以大学的学位论文，供其进行交换。皇家图书馆终于获得了隆德大学在1818年就获得的特权，建立起270条新交换渠道，到1976年已有交换单位654个。1953年建立图书保护部，继而购买了先进的图书装订设备。在旧的外文部建立采选部，设立专门的编目组。虽然30年前科林在该馆编采选目录时就有编辑国家书目的思考，但1951年瑞典出版商协会由于财政困难被迫终止其生产了80年的国家书目，皇家图书馆临危授命，按照饬令设立了专门书目机构。书目机构的首要任务是重构皇家图书馆目录，1956年使用新的编目规则和排架系统，20年后又引进了计算机系统和LIBRIS（图书馆信息系统），终于实现了科林的宿愿。1958年皇家图书馆为大学免费提供瑞典印刷资料编目卡片，1975年该项工作转为计算机目录。1958年开始设立录音和留声机唱片部门，像法国国家图书馆那样收集全国的声音档案。1979年这部分收藏移交给国家声像档案馆。
维勒斯的首功当为重组图书馆和扩大图书馆空间。1946/1947年拨的59万瑞典克郎一直未使用，1956年至1971年由伯格曼设计分四个阶段对建筑物进行改造。首先将顶楼全部分割成系列楼层；中央电梯取代了旧式的小书梯；最后在北墙下修建了3座地下书库，通过玻璃走廊与主楼相连。这一时期还在斯德哥尔摩西北部建立的政府图书馆仓房，图书馆之间进行图书馆流动服务，仓房一再扩建但总不敷使用。
伯格曼的改扩建竣工后，用户和资料的增加超过预期，每年入藏资料15万件，相当于每年架长增加1公里。1977年维勒斯退休前，图书馆收到大量捐赠的手稿和档案，图书馆也经常割爱，如将古斯塔夫六世阿道夫图书馆1880年受捐负责东亚收藏的“日本文库”舍弃。
1956年成立由国家馆馆长任主席负责有效协调科技图书馆工作的研究图书馆委员会，但斯德哥尔摩大学的员工则希望科技图书馆在大学图书馆与皇家图书馆之间责任分明。1977年皇家图书馆不再承担大学图书馆的部分责任，11月维勒斯退休时明确皇家图书馆负责LIBRIS的管理。另外，皇家图书馆将由政府指派的管理委员会负责监督，馆长任期6年。
1979年政府成立了与研究图书馆委员会进行合作的瑞典科学技术信息代表团，政府选择建立与皇家图书馆平行的科学信息机构，使皇家图书馆失去其在图书馆界的中心作用，这时两者间的相互尊重至为关键。1987年成立专门机构对图书馆形势进行评估，结果认为应该由皇家图书馆全权负责LIBRIS以提升该系统的重要性，同时取代信息代表团的规划和协调职能。变化始于1988年夏，皇家图书馆得到了用于发展的资金。皇家图书馆再次成为瑞典信息提供的主要推动力，乌诺?维勒斯的继任者拉尔斯?泰奈尔实现了前任建立有效、强大皇家图书馆的雄心。
只有发展才能使图书馆界受益，领导明确管理反而简单。20世纪80年代后期，内部组织改革的需要变得日益明显。新技术的涌现要求国家馆对各种介质的出版物予以保存，以保存国家的历史。计算机系统符合图书馆内工作流程和公共服务，计算机的引进使原来的组织形式显得过时。在泰奈尔任期内还开始了新一轮的馆舍重建，但在最后一刻功亏一篑。他的继任者吸取了经验教训，终于在1993年夏季开工。
1977年解除了历时25年的双重职责之一——斯德哥尔摩大学人文学图书馆的职责后，图书馆虽不再购买政治和社会科学的外文文献，但采选人文学科外国文献的政策延续至今。1981年临时文献组不再对临时文献进行详细编目。同时由于报纸纸张质量差不能永久保存原件，1983年皇家图书馆获得专项资金将瑞典报纸内容进行缩微，在城市北部成立的缩微组现在仍在进行回溯性缩微。
90年代以来政府日益感到皇家图书馆是追求连续性图书馆政策的战略资源，不仅官员就是政客在考虑与研究和高等教育相关的图书馆事务时，他们也力图将这些考虑放在一个更大的视野中，于是皇家图书馆的资源得到进一步利用并受到倚重。
国内合作与发展部（BIBSAM）确保了瑞典研究图书馆发展的广阔前景，极其重要的是它领导的合作完全出于自愿。首先是开发和管理专门的国家资源系统，一些中央研究图书馆按照规划承担了向研究、开发和高等教育团体提供专门领域信息的任务，并获得一定的报酬。BIBSAM系统是该部门最大的项目，占其预算的一半。该部的责任包括进行调查研究、参与和出资进行开发（包括制定标准），安排课程和会议，收集处理统计数字和监控法律事宜。
近年来，国际上图书馆与信息政策界限放松，协作发展部在欧盟图书馆规划框架内开展活动，在全国范围增加档案馆、博物馆即研究机构和公共图书馆之间的合作与创新。基本思路是在现代技术支持下消除相关部门的壁垒。1995年对大学图书馆的分析表明必须考虑作为关键因素的信息技术发展，教学法改革导致大学生数量的戏剧性增加。从调查发现图书馆资源的强化值得认真考虑，员工和空间都需面对从用户方面来的压力。另外，调查指出，技术问题要求学生改进掌握信息的技巧。要把图书馆使用纳入教学过程，合理制订电子文献导航计划。
由此可见皇家图书馆是历史悠久的研究图书馆兼国家保存本图书馆，有完善的图书馆缴送法，馆藏宏富检索方便。作为国家中央图书馆，皇家图书馆负责协调瑞典研究图书馆和图书馆信息系统，同时与国内外图书馆开展合作项目，如：与尼加拉瓜及波罗的海国家馆开展的合作、文献数字化、图书节、国会图书馆主题标目、图象数据库平台等。该馆开展馆际互借，为国际图联、英国专业图书馆与信息机构协会、国家与大学图书馆执委会的成员。
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