Тематический состав фонда универсален. Он соответствует профилю исследований научных подразделений ФИЦ КазНЦ РАН и потребностям учёных Республики Татарстан. Научная литература представлена книгами и журналами по всем разделам естественных и гуманитарных наук на русском, татарском и иностранных языках.

Фонд периодических изданий представлен 439 отечественными и 234 зарубежными наименованиями журналов. Сформирован богатейший фонд справочных и информационных изданий.

ЦНБ содержит несколько ценных коллекций с редких документов, временные рамки которых относятся к XV-нач. ХХ вв. Некоторых изданий, которые имеются в фонде, нет ни в одной другой библиотеке Казани. К фонду редких книг ЦНБ обращаются учёные, как России, так и мирового сообщества.

Комплектование фонда библиотеки осуществляется за счёт средств ФИЦ КазНЦ РАН. Кроме того, фонд пополняется книгами авторов-читателей, журналами – ежегодниками, выпускаемыми обособленными структурными подразделениями Центра и дарами. По вопросам комплектования, с целью учёта направления и тематик научных исследований, библиотека сотрудничает с Информационно-библиотечным советом ФИЦ КазНЦ РАН, Руководителями институтов  и ведущими специалистами.

Площадь ЦНБ 371 кв. м занимают абонемент, читальный зал и хранилища. Предоставлен открытый доступ к фондам (более 270 000 ед. хр.) и каталогам. В библиотеке функционируют 15 каталогов и 5 картотек.