1950年5月,奉绥远省文教厅的指示,在原绥远省社会教育推行委员会的基础上筹建省图书馆。先在工人文化宫后的小院开办了一个图书室,同年10月,该室迁至新城鼓楼,正式命名为“绥远省人民图书馆”。1957年,内蒙古自治区成立十周年时,在呼和浩特人民公园内建成建筑面积2830平方米馆舍,设计藏书容量30万册。该馆舍于1957年3月竣工使用,于5月1日庆祝内蒙古自治区成立十周年之日,由内蒙古自治区主席乌兰夫亲自剪彩开馆。
1965年12月,内蒙古科学技术图书馆并入内蒙古图书馆,成为内蒙古图书馆科技部。1984年5月又将科技部交给内蒙古科委。图书馆进入了一个全面发展的新时期。藏书由建国初期的3万余册增加到140余万册,远远超过了馆舍原设计藏书容量。
1985年内蒙古政府决定新建内蒙古图书馆。新馆地址位于呼和浩特市乌兰察布西路,占地2.8万平方米,总建筑面积2万平方米,设计藏书容量300万册,主楼四层,书库九层。1995年4月8日,新馆建设破土动工,1997年7月8日竣工,1998年5月28日新馆正式开馆接待读者。新馆开放后,每年接待读者50多万人次,受到社会各界广泛关注,已成为自治区最大的功能齐全、设施先进的公共图书馆。2008年1月内蒙古图书馆改扩建工程正式启动,历时近两年的时间,2009年10月1日土建工程完工,并试开放接待读者。2010年5月1日正式开放。改扩建后的图书馆馆舍面积近3万平方米,为读者提供了大型阅览室和休闲区,改变了传统图书馆的借阅方式,使读者和图书实现零距离接触。今后,内蒙古图书馆将会在“科教兴国”战略中发挥出更大的作用。