Pirmos skaņu ierakstus bibliotēka iegādājās 1961. gadā. 1975. gadā dibinātā Fonotēkas nodaļa veido Latvijas skaņu ierakstu krājumu, kas kalpo pētnieciskiem un izglītības mērķiem zinātniekiem un mūziķiem, profesionāļiem un amatieriem. Nodaļa apkalpo lasītājus, komplektē un glabā maksimāli pilnīgu nacionālo audiovizuālo izdevumu krājumu, kā arī veic pilnu darba ciklu ar audiovizuālajiem materiāliem.

Fonotēkā glabājas vairāk nekā 66 tūkstoši vienību — skaņu ieraksti (mūzika, teātra māksla, literārie ieraksti, dabas skaņas, tehniskie trokšņi), multimediālie materiāli (DVD, CD-ROM), ierakstu enciklopēdijas, vārdnīcas, leksikoni un citi materiāli.

Ap 95% Fonotēkas krājuma sastāda klasiskā un populārā mūzika, pārējie 5% ir citi ieraksti (literārie ieraksti, valodu mācību materiāli, teksta, trokšņu u.tml. Ieraksti). Apmeklētājiem ir iespēja klausīties skaņu ierakstus (skaņuplates, skaņu kasetes un CD) un skatīties DVD un CD-ROM izdevumus 7 īpaši aprīkotās klausīšanās vietās lasītavā. Ir uzsākta DVD kolekcijas izveide.

Apmeklētājiem pieejamas arī ārzemju skaņu ierakstu firmu kolekcijas kā Harmonia Mundi — Eiropas klasiskās mūzikas, īpaši franču mūzikas kolekcija, Hyperion akadēmiskie F. Lista klaviermūzikas, H. Pērsela un F. Šūberta vokālās mūzikas izdevumi, New World Records amerikāņu mūzikas ieraksti, Teldec J.S. Baha garīgo kantāšu akadēmiskais izdevums, Wergo 20. gs. avangards, Chandos, Deutsche Grammophon, Etcetera, Philips, Finlandia un citi izdevumi. 2007. gadā Fonotēka saņēma 100 CD lielu dāvinājumu no BBC Music Library ar angļu mūzikas un izpildītāju ierakstiem. 2008. gadā — no Šveices kultūras fonda Prohelvetia Fonotēka saņēmusi 44 CD izdevumus ar 20. gs. Šveices komponistu mūziku, kā arī Lienes Dindones kundzes dāvinājumu — 260 CD ar klasiskās mūzikas ierakstiem.