Щорічно НБУВ видає значну кількість (до 40 назв) фундаментальних наукових праць у галузі історії культури, національної бібліографії та біобібліографії провідних українських діячів і вчених, рукописної та книжкової спадщини, історії книги й бібліотечної справи, у галузі збереження, консервації та реставрації фондів, серію друкованих каталогів і покажчиків спеціалізованих фондів (рукописних, нотних, образотворчих, картографічних видань, вітчизняної та іноземної періодики), стародруків й рідкісних видань, колекцій. Досліджуються матеріали та публікуються видання з історії науки, НАН України, видатних учених.

Сучасний інформаційний простір поповнюють монографічні видання з проблем трансформації бібліотек у сучасні інформаційні центри обслуговування користувачів електронною та друкованою інформацією, розвитку комп’ютерних технологій, різноманітні оглядові науково-інформаційні продукти з аналізом інформаційних масивів, пов’язаних із  відображенням актуальних питань політичної та економічної розбудови української держави. Численні тематичні бюлетені інформаційно-аналітичних підрозділів НБУВ містять матеріали про еволюцію  національного  інформаційного  простору, найбільш  суспільно значимі  події в житті України, напрями міжнародного співробітництва. Вони розсилаються у середовищі постійних користувачів та відображаються на сайті Центру досліджень соціальних комунікацій (http://nbuviap.gov.ua). Там же відображені і результати  спеціального  напряму наукових  досліджень – наукометричні та бібліометричні дослідження періодики в Україні.

Бібліотека видає періодичні фахові видання, що включені до списку Міністерства освіти і науки України, зокрема науково-практичний і теоретичний журнал «Бібліотечний вісник», інформаційно-аналітичний журнал «Україна: події, факти, коментарі», тематичні бюлетні «Громадська думка про правотворення», «Конституційний процес в Україні» та ін., спеціалізовані тематичні збірники «Українсько-македонський науковий збірник», «Слов’янські обрії» (Міжнародного комітету славістів). «Наукові праці Національної бібліотеки України імені В.І.Вернадського», «Рукописна та книжкова спадщина України: Археографічні дослідження унікальних архівних та бібліотечних фондів», «Українська біографістика», «Библиотеки национальных академий наук: проблемы функционирования, тенденции развития» (орган Ради директорів наукових бібліотек та інформаційних центрів академій наук – членів Міжнародної асоціації академій наук – МААН), а також фахові видання НБУВ увійшли до міжнародних наукометричних баз даних.

НБУВ спільно з Інститутом проблем реєстрації інформації НАН України формує базу даних «Україніка наукова» та щоквартально видає український реферативний журнал «Джерело», який виходить у чотирьох галузевих серіях.

НБУВ – член багатьох міжнародних та вітчизняних бібліотечних об’єднань: Міжнародної федерації бібліотечних асоціацій та установ, Конфедерації європейських національних бібліотек, Міжнародної асоціації музичних бібліотек, архівів і документних центрів. На базі НБУВ діють професійні об’єднання: Асоціація бібліотек України, Рада директорів наукових бібліотек та інформаційних центрів академій наук – членів МААН та Українське біографічне товариство.

Бібліотека здійснює міжнародний книгообмін з 591 науковою установою у 62 країнах світу, щорічно проводить міжнародні конференції, симпозіуми, наради з актуальних питань розвитку діяльності бібліотек у сучасному світі, інформаційної діяльності наукових бібліотек та інформаційних центрів.