- 1923年(民12)5月 日治時期設立，原名台中州立圖書館。
- 1946年(民35)3月 隸屬台灣省政府教育廳，改名台灣省立台中圖書館，原址在台中市自由路與民權路口。
- 1973年(民62)12月 遷建於台中市北區精武路現址正式啟用。
- 1976年(民65)6月 台中市南屯區興建黎明分館開館。
- 1997年(民86)5月 改隸台灣省政府文化處。
- 1999年(民88)7月
改隸行政院文化建設委員會，更名為國立台中圖書館，以輔導全國公共圖書館，塑造良好閱讀環境，推廣全民閱讀活動，營造終身學習的書香社會為宗旨。
國立台中圖書館現有10個閱覽室，1個讀者自修室，2個新書櫥窗，及美國資料中心、留學資料中心、視聽媒體中心、網路資源中心、黎明分館；閱覽座位合計有862席，其中本館為725席，分館137席；另外還有2個會議室，1個研習教室，1個視聽室，以及藝文走廊、文化廣場與水舞廣場；並設有中興堂演藝廳1座，提供文化藝術活動之用，有1,240個座位。全部館藏有69萬7千多冊(件)。
依據教育部91年訂定「公共圖書館設立及營運基準」規定，公共圖書館開放時間，每週以不少於44小時為原則。而本館每週開放68小時，除每逢星期一及國定假日不開放外，星期二至星期六，每日上午9時至下午8時；星期日，上午9時至下午5時開放。若有特殊情況，則在各閱覽室另行公告。
本館網站(http://www.ntl.gov.tw)提供本館各項資訊、活動訊息及檢索服務，網站主要內容包括：行政資源、統計資料、公告事項、圖書館家族、借閱服務、館藏查詢、使用規定、活動資訊、參考諮詢、本館出版品、網路資源、數位典藏、特藏資料、文化志工等，並提供兒童版、英文版及PDA版。