Национальная библиотека — крупнейший научно-методический центр библиотек Казахстана; депозитарий обязательного экземпляра произведений печати Казахстана; депозитарий Комитета по контролю в сфере образования и науки Министерства образования и науки РК кандидатских и докторских диссертаций по всем отраслям знаний, защищенных в Казахстане; депозитарий авторефератов стран СНГ; с 1993 года — депозитарий научных диссертаций и изданий ЮНЕСКО, с 2005 года — депозитарий литературы, изданной по Государственной программе «Культурное наследие»; с 2012 года — депозитарий изданий Ассамблеи народа Казахстана города Алматы.

Библиотека открылась 31 декабря 1910 года на средства Общества ревнителей просвещения как библиотека-читальня имени Льва Николаевича Толстого. В последующем библиотека меняла статус и свое название. Она была Семиреченской, Джетысуйской областной, Алма-Атинской губернской, окружной библиотекой.

12 марта 1931 года вышло постановление Президиума Центрального Исполнительного Комитета Советов КАССР «Об учреждении Государственной публичной библиотеки КАССР». С этого времени библиотека функционирует как государственное национальное книгохранилище, которое собирает и хранит документальное письменное наследие казахов и других народов Казахстана.

С 1931 по 1937 год библиотека выполняла функции Книжной палаты. В 1934—1941 годах при библиотеке работал первый в Казахстане библиотечный техникум.

В 1986—1991 годах библиотека получала обязательный библиотечный экземпляр СССР, в 1991—1994 годах — обязательный библиотечный экземпляр Российской Федерации.

С 1937 по 1991 год носила имя великого русского поэта Александра Сергеевича Пушкина.

В 1991 году библиотека получила статус национальной и тем самым приобрела особую государственную и общественную значимость как особо ценный объект культуры Республики Казахстан.
Здание библиотеки построено по специальному проекту в 1971 году и является одной из архитектурных достопримечательностей города Алматы.