Експлозија знања, праћена огромним бројем информација садржаним у књижном и некњижном библиотечком материјалу наметнула је библиотечком свету примену метода и средстава аутоматске обраде, чувању и претраживању библиотечке грађе, интегришући пословање библиотека и повезујући их у мреже.

Године 1985. Народна библиотека Србије ради на студији Увођење аутоматске обраде података у библиотечко-информациону делатност Народне библиотеке Србије и мрежу библиотека Србије. Студија није реализована. Од 1987. Библиотека приступа пројекту „Система научних и технолошких информација Југославије“ (СНТИЈ), укључује се у пројектовање и реализацију програма за интегрисано библиотечко пословање, засновано на моделу узајамне каталогизације, а у оквиру централизоване рачунарске мреже. Усвојен је UNIMARC као јединствени формат за размену података и структуирање базе података и хомогена мрежа VAX-Digital рачунара као техничка подршка система.

Године 1987. Библиотека започиње са каталогизацијом публикација пред излазак из штампе, израђујући за монографије каталошки запис у публикацији CIP – Cataloguing In Publication, обухватајући претежан број издања у земљи.

Народна библиотека купује 1991. године рачунар VAX-4000/300 и изграђује терминалску мрежу обезбеђујући на тај начин рачунарску инфраструктуру. Електронски каталог Народне библиотеке Србије развија се од 1989. године обухватајући сву новопримљену библиотечку грађу, те је донета одлука да се обустави израда лисних каталога јуна 1991. године.

Концепција развоја Система научних и технолошких информација у Републици Србији (СНТИС), усвојена 1991. године, отвара могућност развоја компјутеризоване библиотечке мреже као информатичке инфраструктуре система.

Библиотека руководи израдом пројекта „План развоја библиотечке мреже СНТИС у току 1992“ и учествује у реализацији пројекта у годинама које следе. Истовремено, знатна пажња се повећује употпуњавању информатичке понуде и то унапређењем делатности Центра за научне информације и рефералну делатност у оквиру кога се реализује систем координиране набавке страних часописа и база података (КООРДИ) и оснива мултимедијални центар за онлајн претраживање база података на компактном диску (CD-ROM).

Године 1996, извођењем локалне рачунарске мреже, рачунарска опрема Библиотеке је повезана у систем и омогућен је приступ интернету са свих расположивих платформи. Народна библиотека се приближила реализацији концепта виртуелне библиотеке.

Центар за научне информације и рефералну делатност преко Конзорцијума библиотека Србије (КОБСОН) обезбеђује приступ електронским базама часописа. Највећи део иностраних извора научних информација, било у електронској било у папирној форми обезбеђује се у Србији из средстава Министарства за науку, технологију и развој у оквиру обједињене набавке. У савременом библиотекарству координација деловања најчешће има облик конзорцијума сродних библиотечких установа. Основни циљ организовања библиотека на тај начин је сарадња, ради остварења веће ефикасности и што повољнијих услова набавке. У случају електронских извора то се огледа пре свега у обезбеђивању већег броја бољих и јефтинијих сервиса заједничким наступом, бољом информисаношћу као и стварању бољих услова за праћење и евалуацију искоришћености. Конзорцијум библиотека Србије за обједињену набавку (КОБСОН) радни је назив новог облика организовања библиотека Србије. У рад КОБСОН-а укључене су све библиотеке у научноистраживачким установама (универзитетима, факултетима, институтима). За представника у преговорима (са издавачима, са надлежним министарствима), као и за целокупно управљање системом, овлашћена је Народна библиотека Србије.

Пројекат Ретроспективне конверзије, који има за циљ миграцију података из традиционалних каталога у електронскe, учиниће Библиотеку електронском, а корисницима омогућити електронски приступ информацијама о свим њеним фондовима. Ретроспективна конверзија подразумева трансформацију лисних и штампаних каталога Библиотеке, такозваних историјских каталога, у електронску базу података НБС, односно у онлајн каталог доступан преко интернета широком кругу корисника у земљи и иностранству. Коначан резултат реализације пројекта биће потпуно аутоматизован каталог Библиотеке, доступан преко рачунара, на лицу места и преко инернета свим корисницима на националном и интернационалном нивоу. Тек такав електронски каталог одразиће у потпуности укупан фонд НБС, који броји 5 милиона јединица грађе најразличитијег формата и порекла.

Пројекат Виртуелне библиотеке Србије (ВБС) почиње да се реализује 2003. године. Пројекат ВБС подразумева изградњу система узајамне каталогизације са централним електронским каталогом и мрежом библиотека коју чине све библиотеке у Србији. Од свих библиотека у Србији, са њиховим фондовима и каталозима, градимо једну, свеобухватну, Виртуелну библиотеку Србије.

У првој фази пројекта формиран је електронски узајамни каталог са преко 1.300.000 записа, од електронских каталога Народне библиотеке Србије, Библиотеке Матице српске, Универзитетске библиотеке „Светозар Марковић” у Београду и Југословенског библиографско-информацијског института. У систему узајамне каталогизације, у овом тренутку, ради 125 библиотека. То је основа за изградњу целовитог библиотечко-информационог система, којим ће се објединити информације о библиотечким фондовима у Србији са информацијама и електронским документима из база података на било ком од сервера у систему. Читаоци ће моћи преко интернета да претражују публикације са било које тачке приступа (било из библиотеке, било од куће) и добиће информације о траженој публикацији, без обзира на то у којој се библиотеци она налази.

Дигитална НБС је осмишљена 2002. године; прве активности реализоване су кроз мање акције, као што је Српска дечја дигитална библиотека и креирање интерне базе података за скениране странице дневног листа Политика. Године 2004. усвојен је стратешки документ о приоритетима за дигитализацију и основано је Одељење за развој Дигиталне НБС, једино такве врсте у земљи. Почетком 2007, Дигитална НБС броји више од 100 онлајн доступних дигиталних збирки, које се могу претражити. Неке од збирки НБС доступне су у и путем портала Европске библиотеке и Еуропеане, док су 4 збирке ОАI компатибилне.

Од 2006, ради се и на концепту и реализацији „дубоког каталога”, који омогућава преузимање тражених публикација у дигиталном формату директно из библиографског записа у електронском каталогу, који садржи линк ка дигиталној интерпретацији описаног садржаја.