Lầu Tàng Thơ hiện trưng bày hơn 70.000 đầu sách tư liệu, thuộc nhiều thể loại và dạng thức khác nhau như sách Hán Nôm, thư tịch cổ, các công trình biên khảo về nhà Nguyễn, sách mỹ thuật, kiến trúc, văn hóa, tín ngưỡng tôn giáo, ngôn ngữ học, bản đồ.
Các bộ sách chính sử do Quốc Sử Quán triều Nguyễn biên soạn như Đại Nam thực lục (Tiền biên và chánh biên); Khâm định Đại Nam hội điển sự lệ (gồm Tục biên và chánh biên); Đại Nam nhất thống chí (bản khắc in thời vua Duy Tân); Đại Nam liệt truyện; Khâm định Việt sử thông giám cương mục; Minh Mạng chính yếu; Đồng Khánh- Khải Định chính yếu... được lưu trữ cả hai dạng nguyên bản Hán văn đã được khắc in và các bản chuyển dịch Việt ngữ.
Các thước phim tái hiện nghi lễ tế tự dưới thời Nguyễn như lễ tế Nam Giao, tế Xã Tắc và hơn 4.000 bức ảnh Huế xưa, Huế nay được lưu giữ tại đây. Các bức ảnh được sưu tầm từ nhiều nguồn khác nhau, tái hiện sinh động kiến trúc cảnh quan và những nét sinh hoạt độc đáo chốn Hoàng cung triều Nguyễn.
Ông Võ Lê Nhật, Giám đốc Trung tâm Bảo tồn Di tích Cố đô Huế, cho biết trải qua thời gian, Tàng Thơ Lâu được sử dụng với nhiều chức năng khác nhau, khiến kết cấu của công trình bị hư hại, xuống cấp nghiêm trọng. Năm 2014, dự án trùng tu phục hồi Tàng Thơ Lâu được khởi động, cho đến nay đã hoàn thành và tạo điểm nhấn trong hệ thống di sản Huế. Việc trùng tu di tích này còn mang ý nghĩa quan trọng là phục hưng được một "Tàng kinh các", mở ra cơ hội phục hưng các di sản tư liệu quý và phong phú vốn từng được lưu trữ tại đây.
Lầu Tàng Thơ được xem là thư viện quốc gia dưới triều Nguyễn, xây dựng trên một hòn đảo nhỏ ở giữa hồ Ngọc Hải ở phường Thuận Lộc trong Kinh thành Huế. Công trình là tòa nhà 2 tầng, xây bằng gạch và đá, mái lợp ngói đất nung. Trong đó, tầng trên làm nơi lưu trữ sổ sách, tư liệu, có 7 gian 2 chái và trổ nhiều cửa xung quanh.
Lầu Tàng Thơ xây dựng vào năm 1825 dưới thời vua Minh Mạng; thiết kế đáp ứng chức năng cất giữ và bảo quản sổ sách, văn bản, giấy tờ quan trọng của triều đình lúc bấy giờ.
Sau năm 1945, chức năng hoạt động kho lưu trữ quốc gia của lầu Tàng Thơ đã không còn; phần lớn sổ sách, thư tịch, địa bạ lưu trữ ở đây bị phân tán, lưu lạc đi nhiều nơi hoặc bị hủy hoại bởi chiến tranh.
Võ Thạnh