中南大学图书馆由原中南工业大学图书馆、原湖南医科大学图书馆和原长沙铁道学院图书馆合并组成，是学校的文献信息中心。图书馆覆盖5个校区，在用馆舍面积共计约7.5万平方米，设有11个业务部门，拥有24个大型书库、31个阅览室，阅览座位5000多个。截至2017年底,全馆共有在职职工147人，其中正高职称6人，副高职称29人，中级职称72人，具有大专以上学历人员占总人数的90%以上。中南大学图书馆为教育部首批综合类科技查新单位、中国数字图书馆分馆。截至2017年底，馆藏纸质文献总量454万余册（包括图书、过刊和资料等），电子文献总量1036万余册（包括电子图书、电子期刊折合数、学位论文等），文献信息资源种类多样，内容丰富。馆藏文献重点涵盖冶金、材料、地质、采矿、土木建筑、交通运输、医学等多个学科，建立了连续性的、反映学校专业特色的藏书体系，为学校教学、科研、医疗提供全面、多样化的文献信息服务支持。
“中南大学数字图书馆”是中南大学985、211工程子项目之一，已建成了具备一定先进水平的数字图书馆平台，在行业和区域范围内起到了一定的示范作用。大力引进和推广数据库等电子文献资源，已引进CNKI、SCI、SSCI、EI、SciFinder等中外文全文和文摘数据库共250余个，馆藏各类电子资源涵盖我校全部重点学科。自建多个特色数据库，均已形成一定规模，其中《有色金属特色文献数据库》和《重点学科导航库》被列入“中国高等教育文献保障体系（CALIS）”子项目。依托中国高等教育文献保障体系（CALIS）、湖南省高校数字化图书馆、馆际互借资源共享平台等，可实现广泛的文献信息资源共享。网络布局采用集中、分布、并行相结合的管理模式，网络主干设备均配千兆光纤模块，构筑以8GBSAN架构的光纤存储网为核心的高可靠性的数字图书馆环境，采用双机集群、异地存储、容灾系统，系统物理容量超过300TB，实现信息集中发布、分散管理的格局。
2003年中南大学图书馆成为教育部首批全国11个综合类科技查新站之一（Z11），依托查新站的建设，在专业化、学科化信息服务方面实现了长足的进步。在科技查新工作中大力推广SCI等大型数据库或平台的使用，为中南大学的科研立项、成果评价、人事管理、医学临床等工作提供有力的文献信息支持，取得了很好的效果。2013年，中南大学科技查新站荣获“教育部优秀科技查新站”，全国仅15所高校获得。2014年，又获得教育部通报表扬（教技发中心函[2014]132号），全国仅三个科技查新站获此通报表扬。
中南大学图书馆一直秉承“读者第一”的服务理念，在资源建设与服务、阅读推广等方面，致力打造区域性与行业标杆。已连续成功举办十届中南大学“读书月”活动，“读书月”成为校园的品牌文化活动，阅读推广活动成绩突出。2013年、2014年连续两年被中国图书馆学会评为“全民阅读先进单位”。2016年被中国图书馆学会授予“全民阅读示范基地”，2017年“全民阅读示范基地”称号通过复核并继续保留该称号。近几年，还多次荣获湖南省教育厅颁发的“经典、精读、经世”湖南省普通高校一校一书阅读推广活动“优秀组织奖”、“创新案例奖”。多次荣获湖南省高校图工委颁发的“信息资源建设与共享先进单位”、“湖南省高校数字图书馆建设与推广利用奖特别贡献奖”等多项奖励。2015年中南大学读书月相关活动，在湖南电视教育频道进行了典型报道。2016年被湖南省精神文明建设指导委员会评为“湖南省二0一五届文明窗口单位”。
