La transition du 20ème au 21ème siècle a été marquée par l'informatisation et de la modernisation de la bibliothèque, ainsi que par une phase de construction intense.
Deux magasins souterrains sont le résultat d'un plan directeur établi en 1991 dont l'objectif était d'utiliser le site de manière optimale. En plus de la création de réserves de stockage, il avait pour but de moderniser avec précaution le bâtiment de la bibliothèque qui date de 1930. C'est la seule bibliothèque suisse construite dans le style « Nouvelle Construction ». L'ancien bâtiment rénové a été inauguré en 2001. Depuis, la Bibliothèque nationale suisse accueille ses utilisateurs dans une infrastructure technique moderne et dans des grandes salles en partie historiques. Les réserves de stockages sont assez grandes pour durer jusqu'en 2038.

Pour l'ensemble des collections de la BN, la création des Archives littéraires suisses en 1991, l'inauguration du Centre Dürrenmatt à Neuchâtel en 2000 ainsi que l'intégration des Archives fédérales des monuments historiques 2007 sont des jalons importants de l'histoire récente.
Dans un contexte d'adaptation continue au développement technologique du monde suisse des bibliothèques et aux nouveaux besoins des usagers, deux événements survenus en 2010 sont à noter tout particulièrement : la fin du catalogue collectif suisse des monographies et l'intégration du catalogue en ligne dans swissbib, le premier métacatalogue des universités et hautes écoles suisses et de la Bibliothèque nationale suisse.