Здание библиотеки, которой по праву гордятся омичи, состоит из двух частей: «высотка» в двенадцать этажей, девять из которых — отдел книгохранения, и трехэтажной пристройки к высотке, где расположены читальные залы и внутренние отделы библиотеки. В цокольном этаже — инженерные и хозяйственные службы.
Убранство интерьеров ничем не уступает неповторимому внешнему облику библиотеки. Залы и холлы украшают живописные полотна омских художников.
На первом этаже — гардероб, администрация библиотеки, конференц-зал, Региональный книжный центр, отдел обработки документов и каталогизации, сектор регистрации читателей, статистики и контроля, международный центр, инновационно-методический отдел, отдел автоматизации и новых технологий.
Международный центр (МЦ) — специализированный отдел библиотеки с фондом литературы более чем на 120 языках. Центр состоит из нескольких подразделений: сектор иностранной литературы и комплектования, Американский читальный зал, Немецкий читальный зал, Класс открытого доступа в Интернет, Агентство международных программ, учебно-лингвистический сектор, сектор «Бюро переводов».
На втором этаже библиотеки находятся отдел научно-технической и патентной документации, отдел внешнего обслуживания и межбиблиотечного абонемента, зал каталогов и картотек, зал периодических изданий («Алые паруса»), информационно-библиографический отдел, отдел информационно–библиотечного обслуживания ученых.
Отдел информационно-библиотечного обслуживания ученых включает Академический читальный зал, электронную библиотеку (Центральная научная библиотека Омского научного центра Сибирского отделения РАН) и профессорский читальный зал.
Академический читальный зал и электронная библиотека — это первый опыт создания библиотеки в библиотеке. Зал создан по инициативе Сибирского отделения Академии наук, ГПНТБ СО РАН (г. Новосибирск). Основная его задача — обеспечивать информацией ученых Омского региона.
В профессорском зале занимаются академики, доктора наук, ведущие ученые Омска, почетные читатели библиотеки. Пользователям зала предоставляется приоритет в обслуживании. Читатели этого зала работают за индивидуальными рабочими местами.
На третьем этаже библиотеки — Гобеленовый зал, Пушкинский зал, отдел искусств, сектор информационного обеспечения культуры и искусства, отдел редких книг.
Пушкинский зал — один из удивительных уголков библиотеки, был открыт в 1995 г. В зале собраны самые различные издания произведений А. С. Пушкина и литература о нем (ретроспективная и современная Пушкиниана).
В феврале 1999 г., в год 200-летия со дня рождения А. С. Пушкина, в Пушкинском зале открылся салон «Пушкинский венок», стилизованный под гостиную XIX в. На базе Пушкинского зала сосредоточена работа Пушкинского общества Омской области и пушкинских клубов «У Лукоморья» и «Надежда», а также литературно-молодежной студии. Постоянно действует выставка омского художника-микроминиатюриста Анатолия Коненко, где представлена самая маленькая книга в мире — рассказ А. П. Чехова «Хамелеон» размером менее 1 мм.
В отделе редких книг собраны издания XVII — начала XX вв. Многие из них — в отличном состоянии. Самая старая книга — «Октоих» 1640 г. Собрание миниатюрных книг — одно из крупнейших в Сибири. Оно насчитывает около тысячи миниатюрных изданий.
Здесь также хранятся великолепные фолианты по искусству: живописи, архитектуре, скульптуре и др. Собран фонд дореволюционных журналов. В свое время в библиотеку были переданы книги из личных библиотек ученого и поэта Петра Драверта, известного краеведа А. Ф. Палашенкова, врача Е. С. Сорокина, писателя Ф. А. Березовского и др. Здесь хранятся дарственные книги. Основная задача отдела — сохранить имеющиеся в его фонде книги.