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晚清时期
清宣统元年七月二十五日(1909年9月9日),清政府批准军机大臣、学部尚书张之洞的奏请,筹建京师图书馆(国家图书馆前身),调内阁大库、翰林院、国子监南学书,以及文津阁《四库全书》、敦煌劫余遗书作为基本馆藏。京师图书馆成立后,缪荃荪首任监督。
1916年,教育部饬京师图书馆,凡在内务部立案的出版图书均交京师图书馆庋藏,国家图书馆职能开始体现。
民国时期
1928年,南京国民政府成立;同年7月,国立京师图书馆更名为国立北平图书馆,隶属大学院。为解决经费问题,经南京国民政府教育部与中华教育文化基金董事会(简称“中基会”)谈判并签定协议。
1929年8月,国立北平图书馆与中基会属下的北海图书馆合并,合并后馆名仍为国立北平图书馆,直接接受南京政府教育部和中基会合组的国立北平图书馆委员会领导。中海居仁堂为一馆,北海庆霄楼为二馆。
1931年,在文津街建成了新馆舍。