Nastanek knjižnice je povezan z odlokom cesarice Marije Terezije iz leta 1774, s katerim je 637 knjig, ki so bile rešene ob požaru razpuščenega jezuitskega kolegija v Ljubljani, namenila za splošno uporabo knjižnici, ustanovljeni pri ljubljanskem liceju.
Licejska knjižnica je že leta 1807 dobila pravico prejemanja obveznega izvoda vseh tiskov z območja dežele Kranjske, med francosko zasedbo pa s celotnega upravnega območja Ilirskih provinc. Leta 1830 je postal vodja Licejske knjižnice Matija Čop, ki je kot predstavnik napredne inteligence tistega časa, knjižnico uredil in še dodatno založil s slovenskimi knjigami. Po ukinitvi ljubljanskega liceja leta 1850 je knjižnica postala deželna Študijska knjižnica.
Po koncu prve svetovne vojne je 1919. leta s preimenovanjem v Državno študijsko knjižnico postala osrednja knjižnica za vso Slovenijo s pravico do prejemanja obveznega izvoda tiskov s tega območja, ko pa je 1921. leta postala Državna biblioteka, so v njen fond začeli pritekati še obvezni izvodi iz vseh predelov nekdanje Jugoslavije.
Ob ustanovitvi prve slovenske univerze v Ljubljani leta 1919 je knjižnica prevzela še funkcije in naloge centralne univerzitetne knjižnice, a je žal ostala prostorsko utesnjena v zasilno adaptiranih prostorih gimnazije ob Poljanski cesti. Tako je Ljubljana kot univerzitetno mesto imela vse do začetka druge svetovne vojne v svoji univerzitetni knjižnici le 18 čitalniških sedežev. Naziv Univerzitetna knjižnica v Ljubljani si je knjižnica pridobila leta 1938 na osnovi Zakona o univerzah in Splošne univerzitetne odredbe.
Načrte za novo Univerzitetno knjižnico je ustvaril arhitekt Jože Plečnik v letih 1930-31. Zahteve po izgradnji slovenske univerzitetne knjižnice so pri takratni beograjski oblasti naletele na odločen odpor in šele dolgotrajni in množični študentski protesti ter demonstracije so ga strli. V monumentalno stavbo v neposredni bližini univerze se je knjižnica vselila spomladi, leta 1941. Plečnikova knjižnica je kulturni spomenik najvišjega reda.
Po osvoboditvi (leta 1945) je bil univerzitetni knjižnici priznan tudi pravni status slovenske nacionalne knjižnice. Znova je spremenila naziv in postala Narodna in univerzitetna knjižnica v Ljubljani, kot jo poznamo vse do danes.