Қазақстан Республикасы Мемлекттік орталық музейінің Ғылыми кітапханасы (ҒК) арнайы ғылыми және оқу-әдістемелік әдебиеттерден құралған ақпараттық орталық болып табылады. Ғылыми кітапхананың негізгі міндеттері музейдің айрықша ғылыми-зерттеу және мәдени-білім беру институты ретіндегі басты қызметтерімен тығыз байланысты. 2008 жылдан бастап жұмыс істейді (музей директоры Нұрсан Әлімбайдың тікелей басшылығымен құрылған).

• негізгі қор – 51309 кітаптан тұрады. Олар ғылыми, салалық, анықтамалық, көркем әдебиеттер. Қазіргі заманғы салалық әдебиеттер негізінен өнер теориясы мен тарихы, музей ісі, сәндік-қолданбалы, бейнелеу өнері, фольклор, мәдениеттану, тарихи пәндер: палеонтология, антропология, археология, деректану, тарихнама, нумизматика, дінтану, философия және өлкетану бойынша басылымдар.
• сирек қор —  қорда 12600-ден астам кітап бар. Оның негізгі бөлігін Орталық музейге Жетісу облыстық музейі мен Орынбор өлкетану музейінен оның коллекцияларымен бірге берілген кітаптар жинағы құрайды. Сирек кездесетін кітаптар жинағы бөлімінің ғылыми және неғұрлым құнды шығарылымдарына Императорлық Қазан университеті жанындағы 1879-1929 жылдардағы археология, тарих, және этнография Қоғамының, Императорлық ғылым Академиясының ғылыми жазбаларын, Орыс Географиялық Қоғамының жазбаларын, Орыс Археологиялық Қоғамының Шығыс бөлімшесінің еңбектерін, Мәскеу Археологиялық Қоғамының хабарлары мен естеліктерін, Түркістан археология үйірмесі мүшелері жиналыстарының хаттамалары мен хабарламалары және тағы басқа көптеген сериялық басылымдарды жатқызуға болады.
• мұрағат материалдарының саны 7736 дана – олар В.И.Ленин атындағы Ресей Мемлекеттік кітапханасы қорының, Ресей Федерациясының Мемлекеттік мұрағатының; Ресей Мемлекеттік көне актілер мұрағатының; Ресей мемлекеттік әскери-патриоттық мұрағатының (Мәскеу); Орыс Географиялық Қоғамы мұрағатының; РҒА Материалдық Мәдениет Тарихы институтының; Ресей мемлекеттік тарихи мұрағатының; Салтыков-Щедрин атындағы Ресей Ұлттық кітапханасының (Санкт-Петербор); Орынбор облысының Мемлекеттік мұрағатының; Н.Крупская атындағы облыстық ғылыми кітапханасының (Орынбор); Облыстық Тарихи мұрағатының (Омбы); Ұлттық кітапхана мен Мемлекеттік Тарихи мұрағатының (Башқұртстан, Уфа); Әлішер Науаи атындағы ғылыми кітапханасының, Шығыстану институтының (Өзбекстан, Ташкент); Татарстан Республикасының Ұлттық мұрағатының (Татарстан, Қазан) және т.б. Қазақстан мен Орталық Азия туралы маңызды еңбектері. Кітапханада жүргізілген жұмыстар нәтижесінде «Мұрағат материалдары» бөлімінде Ш.Ш. Уәлиханов еңбектерінің қолжазбалары мен саяхат күнделіктерінің, В.Берг экспедициясының, С.Черниковтың картасымен бірге Балқаш Қалба-Нарын отрядының жұмыс есебінің, Қазақстан мен Орталық Азия туралы өте құнды тарихи, географиялық және статистикалық мәліметтер жазылған Түркістан жинағы томдарының, Сібір қырғыздарының жағдайы туралы генерал-адьютант Анненков жазбаларының, Орыс Географиялық Қоғамы Жетісу бөлімшесінің жазбалары мен еңбектерінің, Орталық Азия мен Қазақстанның картографиялық материалдары, Алакөл көлінен Перовский Зеленин және Бларамберг портына дейінгі маршрут сипаттамаларының және т.б. түпнұсқасының көшірмесі бар.   Кітапхананың мұрағат қоры музей қабырғасында жүзеге асырылып отырған ғылыми-қолданбалы жобалар нәтижесіндегі ғылыми іссапарлар мен археографиялық экспедициялар барысында Қазақстан тарихы, археологиясы мен этнографиясына байланысты әдебиеттермен үнемі толықтырылып отырады. Бұл ретте ғылыми-зерттеу жобалары, сондай-ақ «Мәдени мұра» бағдарламасы аясында белсенді жұмыс атқарып отырған музейдің ғылыми қызметкерлері маңызды рөл атқарады.
• мерзімді басылымдар, 237 бірлікті құрайтын республикалық деңгейдегі ғана емес, сондай-ақ ресейлік, музей мамандарына жұмыс барысында қажетті газеттер мен журналдар: Отан тарихы, Тарих мәселелері, Этнографиялық шолу, Ғылымани, Социология, Философия, Экономика, Музей, Еуразия археологиясы, этнографиясы және антропологиясы журналдары, Мәскеу университеті Хабаршысы, әл-Фараби атындағы ҚазҰУ Хабаршысы, ҚР Ғылым Академиясы Хабаршысы, Тарих сұрақтары, Философия сұрақтары, Мәдениеттану сұрақтары, Шығыс коллекциясы, Отан тарихы, Қазақстанның ғылым әлемі, Шығыс және т.б.

Кітап қорларын дәлелді түрде жинақтау мен каталогтарды уақытында толтырып отыру кітапхананың ғылыми қор құрылымының негізі болып табылады. Ғылыми кітапханаға кітаптар мен басқа да метариалдардың жылдық түсімі бір мыңға жуық бірлікті құрайды. Оған қоса тағы мемлекеттік тілде 300-ге жуық және 50 дана мерзімдік басылымдар бар. Кітапханаға кітаптар, электрондық басылымдар, журналдар, газеттер, карталар, және аудиовизуалды материалдар алынады. Ғылыми кітапхананың каталогтары мен картотекалары – әртүрлі салада кітапхана қорының құрамын айқындайтын, бірін-бірі толықтырып отыратын, өзара байланысты толыққанды бір жүйе болып табылады. Каталогтар мен картотекалар жүйесі құрамына мыналар кіреді: оқырман картотекалары, оқырман және қызметтік каталогтар, қазақ, орыс және басқа тілдердегі электронды каталогтар. «Кабис» электрондық каталогының мәлімет базасы 17 000-нан астам жазбадан тұрады, олардың ішінде жоғарыда айтып кеткен кітап басылымдары – 16421 дана, қалғаны — мерзімді басылымдар.

Оқырмандарға қызмет көрсетудің маңызды міндеті кітапхана жүйесіндегі құжат қорын жасап оны сақтауда ғана емес, оны қолданушыларға ұсыну болып табылады. Орталық Мемлекеттік музей кітапханасының коммуникативті жүйесін жүзеге асырудың ерекшеліктерін сипаттай отырып, қолданушылардың құрамын және олардың ақпараттық қажеттіліктерін анықтау бірінші орынға қойылғанын атап айту керек. Анықтамалардың негізгі бөлігі электрондық мәлімет базалары мен көшірме жасау құралдарын қолдану барысында жасалған. Кітапахана сайтының құрылымы мен мазмұнын жетілдіру, web-ресурстарды құрумен үнемі белсенді түрде жасау жылдан-жылға сұраныстың өсуін қамтамасыз етіп отыр.

Музей кітапханасының алдыңғы қатарлы оқырмандары музей мамандары мен ғылыми қызметкерлер, сондай-ақ ұқсас мекемелер және тәжірибе алмасуға, біліктілігін арттыруға келген әріптестерімізге оқырман залында қызмет көрсетіледі. Ғылымның барлық саласы мен түрлі тақырыптар бойынша әдебиеттер мен электрондық басылымдарды беру алдын-ала тапсырыс жасау арқылы жүзеге асады. Оқырман залының қоры — ол барлық ақпараттық сұраныстарды қанағаттандыруға мүмкіндік беретін энциклопедиялар, анықтамалар, салалық ғылыми әдебиеттер. Оқырмандарда «тақырыптық сөрелердегі» және «қолжетімді сөредегі» кітаптарды оқуға мүмкіндік бар.

2014 жылы ғылыми кітапханада 180 оқырман тіркеліп, 7350 кітап және 300 дана мерзімдік басылым берілді. Кітапхана мамандары 2014 жылы оқырман сұраныстарына сәйкес 90-нан астам анықтама жасап, кітапхананы қолданудың түрлі бағыттары, оның анықтамалық іздеу құралы, ішкі қоры бойынша 20-дан астам кеңес береді.