ЦНБ НАН Беларуси хранит в Центре исследований старопечатных изданий и рукописей (втором в Беларуси библиотечном подразделении такого рода) ценнейшие архивные материалы, рукописные и печатные книги, периодические и картографические издания XV — XX вв. на белорусском, русском и иностранных языках. Фонд Центра состоит из ряда коллекций и частных собраний, имеющих самостоятельное культурно-историческое значение:
Коллекция рукописных книг XVII – начала XX века, включающая такие образцы белорусской книжной культуры, как пергаменные свитки Торы на древнееврейском языке, татарские рукописи с текстами на белорусском языке, написанные арабским письмом, а также религиозные книги на церковнославянском и польском языках.
Собрание книг кириллической печати XVI – начала XX века. В их числе первые издания белорусских типографий, напечатанные Петром Мстиславцем и Иваном Федоровым.
Коллекция русских книг гражданской печати (Р XVIII – первой четверти XIX в.), второе по численности книжное собрание в Беларуси, включающее литературу, изданную со времени введения в России гражданского шрифта (1708 г.): календари, книги по военному и морскому делу, первые российские учебники, словари, художественную литературу, прижизненные издания произведений выдающихся русских ученых М.Ломоносова, С.Крашенинникова, И.Лепехина и др., а также издания, вышедшие в свет при Петре І.
Коллекция книг на русском и других европейских языках XIX – XX вв., содержащая малотиражные издания, книги с автографами, издания, иллюстрированные известными художниками, прижизненные издания классиков русской и европейской литературы и выдающихся деятелей, как российской, так и европейской науки, редкие издания справочников, словарей, книговедческой литературы.
Большую научно историческую и художественную ценность представляет собой коллекция западно-европейских изданий XV –– XVIII вв., в которую входят пять инкунабул, среди которых "Всемирная хроника" Х.Шеделя (1493 г.) и другие книги, вышедшие из знаменитых типографий Альдов, Плантенов, Эльзевиров, а также ценнейший экземпляр Брестской (Радзивлловской) Библии (1563), произведения ученых и мыслителей эпохи Возрождения и другие издания, иллюстрирующие различные ступени развития истории зарубежного книгопечатания.
Коллекция периодической печати включает издания на белорусском, русском и других европейских языках, среди которых белорусская периодика начала XX века – газеты и журналы "Наша ніва", "Наша доля ", "Калоссе", Гоман др., отдельные номера российских журналов XYIII –– ХХ вв. – "Живописец", "Экономический магазин", "Трутень" и др., полный комплект "Древней Российской Вивлиофики" Н.Новикова, "Золотое руно", "Старые годы", "Логос", "Леф" и др.
Ценнейший печатный материал для исследователей представляет Архивное книжное собрание изданий Национальной академии наук Беларуси. Оно включает все печатные издания Национальной академии наук Беларуси и архивные материалы её учреждений. Коллекция постоянно пополняется.
Разнообразный и глубоко содержательный рукописный фонд – важнейший документальный источник, значимое звено глобального информационного пространства, открывающего широкие возможности для исследователей.
В нем собраны ценнейшие, уникальные материалы по истории, философии, литературе, искусству, этнографии, фольклору, краеведению, документы, связанные с белорусским национальным возрождением; материалы духовных учреждений, земельно-имущественные и прочие документы, а также мелкие личные фонды, которые в совокупности составляют «Коллекцию материалов по истории, науке и культуре XVI–XX вв.».
Ядром рукописного фонда Библиотеки являются личные архивы известных ученых, писателей, общественных и культурных деятелей, внесших весомый вклад в развитие отечественной науки и культуры: академиков В.Ф. Купревича, А.С. Вечера, писателей-академиков П.Ф. Глебки, К.К. Крапивы, народных писателей Беларуси Я. Брыля, П. Панченко, классика белорусской литературы М. Горецкого, самобытного художника Я. Дроздовича и многих других.