Первоначально залы библиотеки папы Николая V были украшены фресками Доменико Гирландайо, Мелоццо да Форли и Антониаццо Романо. С расширением фондов библиотека получила новое здание, построенное в 1587 году Доменико Фонтана. Из-за нехватки места двухэтажное здание было построено поперёк двора Бельведера, таким образом разрушив архитектурную композицию позднего Ренессанса работы Браманте.
* Зал бракосочетания Альдобрандини (итал. Sala delle Nozze Aldobrandine) появился в 1611 году при папе Пие V. «Бракосочетание Альдобрандини» (эпохи Августа), возможно, изображающие свадьбу Александра Македонского и Роксаны. Название фрески, найденной в 1604 году на Эсквилинском холме, восходит к его первому владельцу — кардиналу Пьетро Альдобрандини и сюжету фрески, изображающему церемонию бракосочетания. В зале также представлены фрески (около IV до н. э.), изображающие сцены из «Одиссеи», потолок украшен фреской Гвидо Рени «Подвиги Самсона».
* Зал Александра (итал. Sala Alessandrina) — построен в 1690 году при папе Александре VIII.
* Залы Павла (итал. Sale Paoline) — два зала, расписанные Джованни Батиста Риччи сценами понтификата папы Павла V.
* Сикстинские залы (итал. Sale Sistine).
* Галерея Урбана VIII (итал. Galleria di Urbano VIII) — служит для хранения Палатинской библиотеки. У окон галереи расположены астрономические инструменты.
* Музей светского искусства апостольской библиотеки (итал. Museo Profano della Biblioteca Apostolica) — выставочный зал с различными римскими и этрусскими артефактами.
* Капелла Пия V (итал. Capella di Pio V) — капелла расписана Якопо Цукки по эскизам Джорджо Вазари в 1566—1572 годах. В витрине выставлены ёмкости для хранения реликвий из капеллы Санкта-Санкторум из средневекового Латеранского дворца.
* Галерея Климента (итал. Galleria Clementina) — галерея, построенная при папе Клименте XII, при Пие VI поделена на 5 залов. Стены украшают фрески с изображением сцен понтификата Пия VII работы Д. Де Анджелис.
* Сикстинский салон (итал. Salone Sistino) — зал в стиле маньеризма, спроектированный для хранения манускриптов и книг, 70 метров длиной и 15 шириной. Салон богато украшен фресками с изображением древних библиотек (в Александрии, Афинах, Риме) и их основателей, сцен открытия новых алфавитов, вселенских соборов (до 1587 года) и современных видов римских памятников, при этом все изображённые персонажи и сцены снабжены подписями. Изображения зданий, обелисков и площадей точно переданы в деталях, на фресках сводов изображены гротески.
* Зал славословий папе Пию IX (итал. Sala degli Indirizzi di Pio IX) — зал назван так по ранее располагавшимся там славословиям (итал. indirizzi) в адрес папы. Сегодня в зале экспонируются ткани, в основном средневековые фрагменты из капеллы Санкта-Санкторум. Самый старый экспонат — льняная туника, датируемая III веком.
* Зал славословий (итал. Sala degli Indirizzi) — сегодня в витринах зала хранятся римские и раннехристианские кубки, изделия из слоновой кости, эмали и металла: диптих из слоновой кости из Рамбоны, изображающий Богородицу на троне и распятие (около 900 года); статуи Христа на троне и 5 апостолов из позолоченной меди, покрытые эмалью и жемчугом (XIII век, некогда украшение алтаря старой церкви святого Петра).
