丹麦皇家图书馆由弗里德里克三世奠基于1648年，1673年在克里斯蒂安堡（今国家议会）对面一座适合当图书馆的建筑物中开馆。
1661-1664年间，弗里德里克三世还得到4座私人图书馆，其藏书（主要为罗曼语）构成皇家图书馆的核心。
18世纪，馆藏的增加主要靠购买私人藏书、礼品和战争掠夺；而到了18世纪末，图书馆性质有了改变，成为一个学术性的国家图书馆。
1989年，皇家图书馆与哥本哈根大学图书馆（成立于1482年）合并。
丹麦皇家图书馆隶属于丹麦文化部。
缴送法始于法国，1537年弗朗索瓦一世颁布政令，要求该国出版者将其在印刷厂生产的每种图书缴送1册。这条被称为“蒙特利埃饬令”的法令，事实上是世界上第一部缴送印刷品的法律。随着时间推移，在不同的国家，法定缴送的目的不同：除了给国王提供装备完好的图书馆，缴送与政治影响及其政治审查有关，缴送能使统治者有机会控制和阻止任何不利于其统治的政治、道德观念的传播；同时法定呈缴与版权保护相关。
现在法定缴送的基本目的是保护国家文化遗产，同时由于信息自由而缴送范围前景广阔。信息自由是自由、独立观念的人权基础，不能自由使用业已出版的信息，信息自由就受到了限制且不完整。丹麦1697年就颁布了呈缴法，1997年对呈缴范围作了重大补充，范围扩大到所有形式的出版物，如多媒体、各种网络电子出版物等。此外接受馈赠也是增加馆藏的重要手段，对于需要购买的国内外出版物，该馆采用招投标方式进行。1999年以来采选预算逐年下降，不得不在国家图书馆部和大学图书馆部之间进行调整，哥本哈根大学向文化部提出重新分配定额的要求，并在2000年另外获得补偿。
皇家图书馆还制订了2001-2010年的图保计划，在文化部启动和拨款的情况下完成逐年的保护任务。但需要一个委员会制订全面的保护计划，并采取更多的保护措施。首先保护最贵重的资料，随着各种保护形式的完善，特别是环境的改善将使馆藏整体受益。
合并后的图书馆为北欧国家最大的图书馆，人文科学、法律、社会科学和技术图书丰富。
据1998年统计架长74,781米；图书与期刊1,948,398件；其他类型资料17,235,882件；现刊27,258种;电子型出版物2,342种；手稿、档案5873件；印刷型乐谱274,130件；缩微品412719件；视听文献8,800件；制图文献269,232件；以及图片和小册子。
根据2013年最新统计，图书馆共有实体书刊、影像、图册等共计34,000,000余册，以电子形式存储的则约有517,000GB。
皇家图书馆向公众开放，用户必须年满18岁。该图书馆设有专门的外借部门，必须办图书馆卡，外国公民需提供担保方可获得图书馆卡。皇家图书馆也是哥本哈根大学图书馆，所以面向该校教员进行服务。对额外服务收费，允许收费的数量限定在每年的预算中，无须纳税。
1950年后的图书和期刊均可在Rex——联机检索目录上查找，同样1950年前的大部分书刊也能在计算机上检索。但要用点时间掌握计算机检索方式。然而，大部分旧书尚未进入Rex，这时需查阅手写的目录，往往需要馆员的帮助。
在数以千万计的馆藏中，在菲奥尔斯塔德和阿马厄有25万卷是开架的。示意图将告诉你在Rex上查到的资料在何方以及如何找到它。一旦找到就可以到外借部办理手续。参考书和某些资料只能在馆内使用。皇家图书馆大部分图书是闭架的，这就需要填条提书，也可通过Rex提要求。图书馆的主题专家可以在有关研究的问题上助以一臂之力。
根据1978年6月8日的246号法令，为防止偷盗，图书馆设立了搜索检查区程序。1.检查区域：对出口的参观者和职员进行随机的检查，只要进入该区域，参观者将被要求查验其书包和外衣；2.每个离开检查区域的人都将被彻底或部分检查；3.检查内容：被选中的人需向值班人员交出图书、笔记本、出版物等同时允许有值班员检查其书报、信笺、包裹等，值班人员也可以检查外衣，对膨出部分进行查问，如果拒绝盘查，图书馆将其交给警察进行搜查；4.如果发现盖有图书馆印记的资料，将核对流通记录，如果图书出版早于1800年，必须有负责人员的特殊通知；5.任何异常均需有合理解释，有问题的资料必须扣留，交给流通部门以作进一步的处理，一旦有违法行为发生，将转入必要的司法程序；6.解雇与取消：该机构领导有权对滥用图书馆资料或转移图书馆资料者进行解雇或在短期、长期内禁止其对图书馆的使用；7.该规定于1997年11月20日经过调整后付诸实施。
在阅览室和中心的检查区要设有明显的标志，提醒进入该区域后离开时将接受彻底检查；书包、计算机包、外衣和雨伞不允许带入阅览室和阅览中心，自带纸张和个人用品要装在透明的塑料袋中；离开阅览室的检查区接受的彻底检查意味着：检查所借资料（有盖章的外借凭证）、防止夹带、读者外衣，没有问题即可离开；拒绝检查递解给警察进行检查。
皇家图书馆联机公共目录名为REX，该系统有丹麦文和英文用户界面；在皇家图书馆网络上还可检索国家书目大纲（丹麦文）；通过万维网可以检索丹麦联合目录。
2000年皇家图书馆开设了ELEKTRA，全面展示可供用户使用的电子资源，由于馆藏的外国电子资料受国外提供者条件限制，不能在网上免费使用，属于皇家图书馆的国内缴送资料则免费使用。
皇家图书馆联机公共目录名为REX，该系统有丹麦文和英文用户界面；在皇家图书馆网络上还可检索国家书目大纲（丹麦文）；通过万维网可以检索丹麦联合目录。
2000年皇家图书馆开设了ELEKTRA，全面展示可供用户使用的电子资源，由于馆藏的外国电子资料受国外提供者条件限制，不能在网上免费使用，属于皇家图书馆的国内缴送资料则免费使用。
该馆有三处馆舍面积总数52,843平方米。斯劳兹赫尔姆的黑钻石 (the Black Diamond building) 于1999年9月落成，国家馆总部及技术类图书在此；菲奥尔斯塔德馆主要收社会科学与法律文献；而阿迈厄馆则收藏人文科学资料。2005年在阿马厄建成一座新的大学图书馆，包括书库、办公及公共区域，扩建的部分面向公众。
国家图书馆部
负责国内外出版物收集，尤其是丹麦出版物及与丹麦有关的出版物，除了依托缴送法外，也进行补充性购买，国内资料包括书、刊、报、临时性资料、地图、招贴画、印刷图片、照片、印刷型或非印刷型乐谱，唱片、电子和数字著作等；国外资料包括书、东方语言、犹太文和希伯莱文著作及丹麦作为其成员的各国际组织的出版物。该部下设丹麦部（国际研究中心、小册子和社团出版物收集、国际标准刊号办公室、法定缴送本）——负责管理1482年以来丹麦印刷的书刊报纸及其他资料，以及1998年以来该国出版的其他形式的资料；该部还收藏1474年以来有关丹麦及丹麦学的著作及丹麦作家翻译的著作；此外该部门管理国内缴送本及11个将皇家图书馆作为保存本图书馆的国际组织——欧盟/欧共体、欧洲理事会、联合国、关贸总协定/世界贸易组织、北大西洋公约组织、经济发展共同体、联合国教科文组织、联合国工业发展组织、国联及美国政府的出版物。国家图书馆部还设有手稿部、舆图、图片和照片部、音乐部、东方学与犹太学部。
大学图书馆部
皇家图书馆重要职能之一就是作为哥本哈根大学人文学科、神学、社会科学和法律方面的大学图书馆。该部在上述科目的藏书领域开展工作，进行研究与教学，为各系图书馆提供服务。下设大学部和大学服务部。
公共服务部
该部为皇家图书馆3个馆的用户提供服务，其外借部向公众提供文献并予以指导。
典藏部
负责进行图书保护与保存。
管理服务部
部分为3个部门，管理部——负责管理、人力开发和财务处置，并直接与文化部、财务部、经济及预算办公室打交道；总务部——为宣传、通讯、运输及公共活动提供后勤支持及安全保证；物业部——维护物业管理及各种技术设施。
信息服务部
开发皇家图书馆信息资源并提供技术保障，维护图书馆系统、通讯网络，并进行各项项目开发。以便使该馆成为丹麦电子研究图书馆的信息虚拟中心、图书馆网络中心和文化中心。该部下设：文献与数字化部、计算机部（计算机组、Rex组）。
计划部
负责制定计划。
研究与文化部
研究部；
文化活动部。
丹麦皇家图书馆作为国家图书馆和图书博物馆，受托管理作为国家文化遗产的出版形式的作品（图书、期刊、报纸和临时性资料）、手稿、档案资料、地图、绘画、照片和印刷型音乐或数字形式的作品。该馆必须保证馆藏在目前条件下供研究、学习使用，同时馆藏必须受到保护并安全地移交给子孙。
作为大学图书馆和全科国家图书馆，该馆必须随时保证综合性学术文献在哥本哈根大学的研究并在高等教育以及在全丹麦的人文学、神学、社会科学及法律界内得到应用。作为研究机构该馆必须就图书馆的职责、机能、学科范围及藏书领域进行相关研究。
目前员工656人，相当于438个全日制职工。每年对员工有固定和继续教育的培训计划，内容包括：计算机科学、图书馆科目、英文图书馆术语和新员工入门等。
该馆在1998-2001年间实施了文化部为该馆制定的教育学术和文化四年财政计划，总体保持了预算平衡。1998/1999年度预算为160,400,000丹麦克朗。2000年度预算有所削减，后经与文化部反复磋商，从别处筹措到一笔款项进行图书馆音乐厅扩建，结果预算不减反增，使2001年能改善工作环境、设备、计算机与采访状况。2011年度预算为3.4亿丹麦克朗。
皇家图书馆与许多图书馆签有协议，这些图书馆将其数据库挂在皇家图书馆并使用Aleph系统。合作单位有北欧亚洲研究所、丹麦皇家音乐学院、丹麦极地中心、工艺学院等。皇家图书馆欣赏这种对各方有益的合作，并希望与更多机构建立类似关系。
