Trong suốt thế kỷ 20, Thư viện Quốc gia không ngừng mở rộng và hiện đại hóa. Tại Versailles, ba chi nhánh của thư viện được xây dựng, hoàn thành vào các năm 1934, 1954 và 1971. Cuối thập niên 1930, các phòng thư mục và ấn phẩm định kỳ lần lượt được thành lập. Năm 1946, bộ sưu tập những bản khuôn rập có một phòng lưu trữ riêng tại dinh thự Tubeuf trên phố Vivienne, và từ năm 1954, các bản đồ, bản vẽ cũng được chuyển về đây. Trên các con phố Louvois, Richelieu, nhiều tòa nhà được sửa chữa lại hoặc xây dựng mới, dành cho các không gian lưu trữ và hành chính.