法国国家图书馆由深得密特朗总统赏识的才华横溢的青年设计师多米尼克·佩罗负责设计。该馆的建筑设计和室内装饰、家具的配置均由同家公司承包，采用了先进的科学技术，实现了内外和谐。

该馆的建筑设计还体现了法国很强的环保意识。它的最早的构思就从两片树叶开始的。从外表到室内见不到水泥、瓷砖、石灰、塑料、壁纸、油漆、涂料等材料，走遍这个图书馆能看到的是四种材料：玻璃、金属、木板、红地毯、所有的墙壁或是铝合金或是玻璃，地面从室外到室内全是木质的，家具大都是木质的，玻璃及金属材料给人以强烈现代意识，木地板和森林则使人反璞归真。四座大厦外表是玻璃的，为了保护图书，避免阳光辐射，玻璃内则增加了一层活动木板墙。因此，当阳光照射时，大厦就变成了本木色，背阳光时则亮丽透明。大厦表面的木质活动墙所用木材全部从加蓬进口，广场和室内木地板所用木材全部从巴西进口。