Bibliotēkas krājumā esošo vērtību aizsardzība un saglabāšana bijusi aktuāla vienmēr, tomēr kompleksai problēmas risināšanai LNB pievērsusies samērā nesen, 1988.gadā izveidojot Restaurācijas nodaļu.

LNB restauratori augstā profesionālā līmenī veic konservācijas un restaurācijas darbus, atjaunojot laika gaitā cietušos iespieddarbus — grāmatas, laikrakstus, plakātus, kartes, notis, grafikas, retumus ieskaitot. Tā, piemēram, no 2002. līdz 2004.gadam nodaļas speciālisti atjaunoja inkunābulu Clemens V. Constitutiones — 1476.gadā Bāzelē M. Venslera tipogrāfijā iespiestās pāvesta Klementa V (1264—1314) apkopotās baznīcas tiesību normas. Inkunābula oriģināliesējumā brīnumainā kārtā bija saglabājusies Aglonas bazilikas bibliotēkā un ir uzskatāma par unikālu atradumu gan bibliotekāriem, gan kultūrvēsturniekiem. Pēc LNB veiktās restaurācijas tā atkal ir atgriezusies Aglonas bazilikas bibliotēkā.

LNB izmanto kā tradicionālās, starptautiski atzītas un pārbaudītas restaurācijas un konservācijas metodes, tā arī digitalizāciju, nodrošinot bibliotēkas kultūrvēsturisko vērtību ilglaicīgu saglabāšanu un plašu pieejamību. Kopš 2000.gada LNB sadarbībā ar citām institūcijām īsteno vairākus vērienīgus digitalizācijas projektus, nodrošinot piekļuvi digitalizētajiem materiāliem internetā un pilnveidojot LNB informācijas pakalpojumus bibliotēkas apmeklētājiem un attālinātajiem lietotājiem. Bibliotēka strādā arī pie vienotas Latvijas Nacionālās digitālās bibliotēkas "Letonica" informācijas telpas izveides un ar dažādu sadarbības projektu palīdzību sekmē Latvijas informācijas pienesumu un tā iekļaušanos Eiropas un pasaules globālajā apritē, tādējādi veicinot starptautisku sadarbību informācijas resursu veidošanas un strukturēšanas jomā.