برنامه اولیه کالبدی ساختمان جدید کتابخانه ملی ، در سال 1355 توسط کمیته ای مرکب از کارشناسان متخصص در امر کتابداری و طراحی کتابخانه های ملی تدوین شد. اصطلاح برنامه در سال 1370 به انجام رسید و زیر بنای فضاهای ناخالص طرح حدود 128 هزار متر مربع تعیین شد در سال 1373 ، تصمیم گرفته شد زیربنای کتابخانه ملی به حدود 97 هزار متر مربع کاهش یابد . تلاش بر این بود که تا حد ممکن ظرفیت مخازن و منابع کتابخانه کاهش نیابد . بنابراین در برنامه مصوب نهایی ، مجموعه مخازن کتابها در شرایط عادی تا حدود 4 میلیون جلد و در صورتیکه از سیستم قفسه بندی فشرده یا ربات استفاده شود ، می تواند تا 7 میلیون جلد کتاب و نشریات ادواری و سایر منابع را در خود جای دهد . - چشمگیر بودن موقعیت زمین و ابعاد مناسب برای استقرار - ارتباطات مناسب با در نظر گرفتن اهمیت نسبی وسایل ارتباطی مختلف - پتانسیل جذب جمعیت ، مخصوصا در ساعات و روزهای تعطیل - شرایط محیطی اجتماعی مناسب -حداقل مساحت حدود صد هزار مترمربع ، که جوابگوی برنامه موجود ( بدون پیش بینی توسعه ) باشد - مقاومت مناسب و یکسان خاک در سراسر زمین ، قابلیت نشست کم ، نبود قنات و انبار چاههای قدیمی - وجود تاسیسات زیربنایی آب ، برق و تلفن در هنگام عملیات ساختمانی و در زمان بهره برداری - حجم کلی و تمام بنا به صورت فشرده و با ترکیبی از نظم شکل گرفته و عناصر طرح مکان مناسب خود را در اندام کلی طرح پیدا کرده اند. فضاهایی از طرح که مورد مراجعه عموم و مراجعان به تالار های مطالعه است، به صورتی استقرار یافته اند که در طبقه همتراز ورودی پیاده، از میدان شمالی طرح ، و یک طبقه زیر یا روی این تراز قرار گرفته اند و ضمن بهره برداری مناسب از نور طبیعی مانند شاخه های درخت در زیر نور در هم بافته شده اند .
حجم پلکانی ساختمان، این امکان را پدید آورده که نور افق از روزنها و نورگیرهای حاشیه ای بین طبقات و نور خط الراسی از نور گیرهای سقفی مستقردر سطوح بام ها، همه فضاهای اصلی وتالارهای مطالعه را کاملا روشن کند، نفوذ نور طبیعی به داخل تالارها از طریق فضاهایی در جوار فضاهای پیرامونی با سقف کوتاه ، تا سه طبقه از ساختمان امکان پذیر شده است.