Установки для кондиционирования воздуха позволяют поддерживать в помещениях оптимальную температуру и влажность. В читальных залах в течение часа трижды проводится обмен воздуха. Благодаря оборудованию потолка этих залов стеклянными фонарями улучшено освещение рабочих мест.
В центральном вестибюле установлен бюст организатора и первого президента Украинской академии наук, основателя библиотеки В.И. Вернадского (скульптор Борис Степанович Довгань).
Вестибюль украшает монументальная живопись, выполненный в технике энкаустики (восковая живопись) Владимиром Ивановичем Пасивенко и Владимиром Михайловичем Прядко.
Полотно занимает площадь около 300 квадратных метров. Основная тема композиции заключается в раскрытии главного назначения науки - защиты жизни на земле. Эта тема передана художниками с помощью трехмерного разделения всей композиции.
Первая (нижняя вертикальная часть) - «Диалог». В центре изображен образ мыслителя, с обеих сторон которого в виде греческих оракулов - фигуры, олицетворяющие борьбу противоположных идей. Диалог между ними должен привести к положительному результату.
Вторая (горизонтальная часть) - «Тревога». Обгоревшие деревья, эрозия некогда плодородных почв, руины Успенского собора в Киево-Печерской лавре - это наше настоящее.
Третья (верхняя наклонная часть) - «Боль земли». Здесь сюжеты человеческих трагедий раскрываются в историческом ракурсе: с древних цивилизаций (останки памятников Египта, Индии, Греции, России) до наших дней (горящий Чернобыльский реактор, мертвая земля, человеческая скорбь).
Центр композиции - образ матери, играет с ребенком. Ради сохранения этого символа звучит победа человеческого разума, изображена художниками в виде волшебного парня, освещенного огнем любви к людям и живой природы. Он защищает своим телом парящего в стремительном прыжке голубого оленя - символа чистоты воды, земли и неба. Звучит идея победы разума.
В левом крыле вестибюля - конференц-зал на 360 мест, где проходят научно-практические конференции и семинары, встречи с деятелями науки и культуры, лекции по актуальным вопросам современности. Здесь можно пообщаться с коллегами в дискуссионном клубе, встретиться с любимыми актерами и писателями, посмотреть новый фильм или посетить концерт. Функционирует видеозал. В фойе конференц-зала экспонируются выставки изобразительного искусства.
В центральном вестибюле содержится отдел абонемента, который является важной составной частью системы информационно-библиотечного обслуживания. Он включает международный, межбиблиотечный и индивидуальный абонементы. Абонементом библиотеки пользуются библиотеки всех систем и ведомств, что делает ее уникальные фонды доступными для любого гражданина страны. Правом получения литературы домой пользуются читатели, которые имеют ученую степень, члены творческих союзов, работники высших органов государственной власти, сотрудники Президиума Национальной академии наук и библиотеки.
Сразу за контрольно-пропускным пунктом с радиочастотной системой защиты фондов от несанкционированного выноса находится справочно-библиографический аппарат, основу которого составляют система каталогов и почти двухсоттысячному фонд справочных и библиографических изданий. Они предоставляют читателю возможность выявить нужные ему первоисточника и осуществить их заказ.
Своеобразной архитектурным украшением стилобатной части здания есть пандус, где встанолени 11 бюстов выдающихся личностей, которые внесли значительный вклад в развитие мировой науки и культуры. Это Ярослав Мудрый (великий князь киевский, который 1037 основал при Софийском соборе в Киеве первую на нашей земле библиотеку), Иван Федоров (русский и украинский первопечатник), Михаил Васильевич Ломоносов (ученый-естествоиспытатель, первый российский академик Петербургской академии наук), Григорий Саввич Сковорода (украинский просветитель-гуманист, философ и поэт), Николай Иванович Лобачевский (русский математик, создатель первой неевклидовой геометрии), Александр Сергеевич Пушкин (русский поэт, родоначальник новой русской л тературе), Тарас Григорьевич Шевченко (украинский поэт, основатель новой украинской литературы и национального литературного языка), Дмитрий Иванович Менделеев (русский химик, открывший один из фундаментальных законов природы - периодический закон химических элементов), Илья Ильич Мечников (русский и украинский биолог, один из основоположников эмбриологии, сравнительной патологии, иммунологии и микробиологии), Константин Эдуардович Циолковский (русский ученый в области авиации и динамики ракет, основоположник современной космонавтики), лександр Степанович Попов (российский физик и электротехник, изобретатель радиосвязи). Работы выполнены из белого мрамора. Руководитель авторской группы скульпторов - Борис Степанович Довгань.
Поднявшись по пандусных лестнице на 2-й этаж, читатель попадает в просторный холл. В центре холла размещены пункты, где он может получить литературу, заказанную из книгохранилища. Справа и слева от этих пунктов расположены два комплекса залов, к одному из которых входят залы гуманитарных наук, а ко второму - естественных и технических наук. В обоих комплексах есть общие читальные залы и залы для научных сотрудников, подсобные фонды и справочные библиотеки, а также специализированные фонды информационных изданий. В одной плоскости с читальными залами, входящие в названных комплексов, размещенные специализированные читальные залы (зал периодических изданий, единственные в Украине читальные залы публикаций ООН и картографических изданий и др.). Всего на этом этажа находится 18 отраслевых и специализированных залов, которые могут принять одновременно 1000 читателей.
Фойе перед читальными залами украшает гобелен «Источники славянской письменности» размером 17 на 3,5 метра. Авторы и исполнители - Мария Тимофеевна и Иван Семенович Литовченко. Использованная техника ручного ткачества. Материал - шерсть, люрекс. Композиционное решение гобелена обусловлено наличием колонн, которые не позволяют зрителю воспринять всю площадь одновременно. В центральной части на фоне яркого огня изображены языческие символы, олицетворяющие образ сотворения мира, зарождение письменности. Далее на смену символическим образам приходят конкретные: древнерусский писатель и летописец Нестор, просветители славян Кирилл и Мефодий, украинский лексикограф и писатель Памво Беринда, российский и украинский первопечатник Иван Федоров, политический и образовательный деятель Украины киевский митрополит Петр Могила. Левая и правая части гобелена посвященные эволюции письменности в условиях информатизации общества.
Спустившись по пандусных лестнице вниз, читатель попадает в зону отдыха, где находятся клумбы с цветами и мягкие кресла. Наряду расположено кафе.
B целом архитектурно-планировочные и инженерные решения, заложенные в здании, способствуют повышению эффективности труда читателей и сотрудников библиотеки и обеспечивают комфортные условия для их работы.