בתום תהליך תכנון שארך שנים, החלה בניית משכנה החדש של הספרייה הלאומית. את המתחם כולו עיצבה חברת האדריכלים השוויצרית הידועה הרצוג ודה מרון (ראו להלן את הדמיית הבניין ותהליך הבנייה). הרצוג ודה מרון, זוכי פרס פריצקר לאדריכלות לשנת 2001, עיצבו מספר בנייני ציבור מרהיבים שהיו לאבני דרך באדריכלות העולמית; משרד האדריכלים הישראלי המלווה את הבנייה בארץ, הוא מן שנער אדריכלים ומתכנני ערים בע"מ. הבנייה נועדה להסתיים בסוף שנת 2021.
לבניית המתחם זכתה הספרייה הלאומית בתרומות נכבדות, בראשן מממשלת ישראל, משפחת רוטשילד (הנדיב) ומשפחת דוד ורות גוטסמן מניו יורק.
שותפים חשובים במיזם הבנייה של משכן הספרייה והמתחם הם מלגות קרן אמא מיסודה של משפחת יונס וסוראיה נזריאן, קרן דוד ברג, קרן ויליאם דוידסון, קרן משפחת הלן דילר, ג'ונתן הולצמן, ד"ר ז'קלין הלר, קרן מוריס וויוויאן וול, קרן לגאסי מרטין ונטלי סיידלר, חיים וחנה סלומון, סול פוקס, קרן פראט, קרן משפחת פריצקר, סוזי וברוס קובנררנאטה ורוברטו רוכמן וסטיבן שוורצמן.
המשכן החדש של הספרייה הלאומית משקף את ערכיה ושאיפותיה. כדברי האדריכלים: 'הבניין עצמו, חזיתו והעיצוב הטופוגרפי שלו משתלבים היטב בסביבת האתרים והמוסדות הלאומיים באזור, ומסביר פנים לקהילת המשתמשים הבאים בשעריו'. מקום הספרייה הלאומית – בלב מוסדות האומה, בהם הכנסת, בית המשפט העליון ושדרת המוזאונים – משקף היטב את הערכים שביסוד הספרייה: הדמוקרטיזציה של הידע והחשיבות שבפתיחת אוספיה ומשאביה לקהל רחב ומגוון ככל האפשר.
בשלב הראשון, שהחל באוגוסט 2013, עוצבה התפיסה הכללית למשכן החדש. בשנים 2014‒2016 עוצבו המתווה הכללי ופרטיו. באביב 2016 ציינה הספרייה הלאומית את הקמת המשכן החדש בטקס הנחת אבן הפינה, והחלה הכשרת המתחם לבנייה. בשנת 2017 הושלם עיצוב הבניין, ששטחו 45,000 מטר מרובע, ניתנו הרישיונות והסתיימה חפירת היסודות. באפריל 2018 החלה הבנייה, והיא צפויה להסתיים בדצמבר 2021.
בניין הספרייה הלאומית יכלול אולם קריאה, ובו מפלסים רבים, 500 עמדות קריאה, מרחב אחסון למיליוני פריטים, מרכז מבקרים, מרחבים ייעודיים לתוכניות חינוך ותרבות, מעבדת שימור ושחזור, משרדים, חנות מתנות ומסעדות, אודיטוריום, ובו 430 מקומות ישיבה, ובמפלס הכניסה אולם שישמש הן לתצוגה מתמדת הן לתערוכות מתחלפות. הספרייה נבנית בבנייה בת־קיימה בסטנדרטים גבוהים, והיא אחד הבניינים הציבוריים הירוקים ביותר במזרח התיכון.
'אותיות של אור', מיצב פיסול שהוזמן אצל האומן הישראלי מיכה אולמן, יוצג בלב הגן במתחם הספרייה. שורשי עבודתו של אולמן במעמקי המסורת היהודית והשפה העברית, ונכרכים בה אומנות מושגית ופיסול סביבתי מרהיב.
גני המתחם יהיו מפלט שקט בלב העיר ההומה, ולעיתים יתקיימו בהם תוכניות ואירועים.
זו הספרייה הלאומית, המביטה אל העתיד.
