หอพระมณเฑียรธรรมก่อตั้งในสมัยรัชกาลที่ 1 ใช้เป็นที่เก็บรวบรวมพระไตรปิฎกฉบับหลวง ต่อมาจึงขยายไปสู่การรวบรวมฉบับมอญ สิงหล และหนังสืออื่นเนื่องในพุทธศาสนาด้วย สำหรับหอพุทธศาสนสังคหะก่อตั้งในรัชกาลที่ 5 เมื่อ พ.ศ. 2443 เพื่อเก็บงานเกี่ยวกับพุทธศาสนาไว้ในที่เดียวกัน ไม่ว่าจะเป็นพระไตรปิฎกในภาษาต่าง ๆ อรรถกถา ฎีกา อนุฎีกา งานวิชาการ ไวยากรณ์บาลี งานแปล หนังสือเทศนา หนังสือเกี่ยวกับพุทธศาสนาในภาษาลาว มอญ สิงหล ญี่ปุ่น และสันสกฤต ฯลฯ

ในปี พ.ศ. 2448 หลังจากที่หอสมุดวชิรญาณ หอพระมณเฑียรธรรม และหอพุทธศาสนสังคหะ รวมเข้าเป็นชื่อ หอพระสมุดสำหรับพระนคร ภายใต้การดูแลของกระทรวงธรรมการ ก็ได้มีประกาศของทางหอสมุดฯ แจ้งไปยังเทศาภิบาล ว่าประสงค์จะรวบรวมคัมภีร์พระไตรปิฎก และหนังสือไทย ขอให้คนนำหนังสือมาบริจาค ให้ยืมคัดลอกหรือขายแก่หอสมุดฯ เมื่อหนังสือหลั่งไหลเข้ามาก็พบกับหนังสือแปลก เช่น หนังสือที่เขียนโดยเจ้านายและขุนนางในอดีต อย่าง พระราชพงศาวดารกรุงเก่า ฉบับหลวงประเสริฐอักษรนิติ์ ซึ่งพบขณะที่ยายแก่คนหนึ่งกำลังจะเอาไปเผาไฟรวมกับเอกสารอื่น พบว่าหนังสือฉบับนี้เก่าแก่กว่าฉบับอื่น ๆ เท่าที่พบมา ยังมีหนังสือแปลก ๆ ที่พบมาจากทางวังหน้า เป็นบันทึกประวัติศาสตร์สมัยต้นราชวงศ์จักรีชิ้นหนึ่ง คือ จดหมายเหตุความทรงจำของกรมหลวงนรินทรเทวี ซึ่งทำให้พบมุมมองประวัติศาสตร์ใหม่ ๆ ของบ้านเมือง หนังสือแปลกอีกประเภทคือ หนังสือใบลาน ที่อธิบายเรื่องราวแปลก ๆ เช่น การบรรยายถึงพิธีกรรมแปลก ๆ คาถาอาคม ลายแทง

สำหรับหมวดหนังสือต่างประเทศ เริ่มแรกได้มอบหมายให้บรรณารักษ์ชาวตะวันตกชาลส์ สไวสตรัป ทำรายชื่อหนังสือของหอสมุดวชิรญาณออกมาในปี พ.ศ. 2435 ชื่อว่า Catalogue of the Books of the Royal Vajirajan Library by Order of H.R.H. Krom Hmun Damrong Rachanphap จำแนกหนังสือออกเป็นหมวดหมู่ความรู้ตามมาตรฐานตะวันตก โดยแบ่งออกเป็นเรื่อง แพทย์ศาสตร์ ปรัชญาธรรมชาติ ประวัติศาสตร์ธรรมชาติ ภูมิศาสตร์ ประวัติศาสตร์ กฎหมาย สังคมวิทยา เศรษฐศาสตร์การเมืองและสถิติ การเงินและการพาณิชย์ การทหาร นาวิกศาสตร์ ภาษาศาสตร์ วรรณคดีบริสุทธิ์ โบราณคดี วิศวกรรมศาสตร์ การค้าและอุตสาหกรรม เทววิทยา เป็นต้น

สำหรับการแบ่งหมวดหมู่หนังสือของไทยที่เพิ่งเกิดขึ้นเมื่อ พ.ศ. 2448 แบ่งออกเป็น 3 แผนกกว้าง ๆ คือ แผนกหนังสือพระศาสนา แผนกหนังสือต่างประเทศ และแผนกหนังสือไทย นอกจากนี้ในปี พ.ศ. 2448 หอพระสมุดฯ ยังจัดแบ่งหนังสือแผนกไทยออกเป็น 3 หมวดหมู่ย่อย ได้แก่ โบราณคดี วรรณคดี และตำรา[2]

ในปัจจุบันหอพระสมุดฯ มีคลังสิ่งพิมพ์ มีมาตั้งแต่หอสมุดสำหรับพระนคร จัดแบ่งหอสมุดออกเป็น 2 หอ คือ หอพระสมุดวชิรญาณ หอหนึ่ง สำหรับเก็บหนังสือตัวเขียน และหอพระสมุดวชิราวุธหอหนึ่ง สำหรับเป็นที่เก็บหนังสือตัวพิมพ์ ทั้งที่เป็นภาษาไทยและภาษาต่างประเทศ ตั้งแต่อดีต ไม่ว่าโรงพิมพ์จะตีพิมพ์หนังสือเรื่องใด ต้องส่งหอพระสมุดเรื่องละ 2 เล่ม เล่มหนึ่งเก็บไว้ที่หอพระสมุดฯ อีกเล่มหนึ่งเก็บไว้ในห้องหนังสือพิสูจน์ สำหรับเป็นหลักฐานอ้างอิง เมื่อเกิดคดีขึ้นในโรงศาล เมื่อศาลสั่ง ห้องหนังสือพิสูจน์ได้เปลี่ยนเป็นงานคลังสิ่งพิมพ์ ในปี พ.ศ. 2538 และในปี พ.ศ. 2553 ได้เปลี่ยนเป็นคลังสิ่งพิมพ์ขึ้นกับกลุ่มพัฒนาทรัพยากรสารสนเทศ จนถึงปัจจุบัน โดยทำหน้าที่จัดเก็บสิ่งพิมพ์ทุกประเภทที่จัดพิมพ์ในประเทศที่กลุ่มพัฒนาทรัพยากรสารสนเทศได้รับตามพระราชบัญญัติจดแจ้งการพิมพ์ พ.ศ. 2550 อย่างละ 1 เล่ม/ฉบับ ได้แก่ หนังสือ วารสาร หนังสือพิมพ์ โดยทำการลงทะเบียนในฐานข้อมูล และทำบัตรหลักฐาน