1996年5月1日，陕西省文化体育科技中心工程举行了隆重的开工典礼，在省委、省政府领导的关心支持下，陕西省图书馆新馆动工兴建。新馆工程是由中国建筑西北设计研究院设计，省建八公司施工的我省"九五"重点工程之一，在设计和施工单位的艰苦努力下，工程已于2000年11月竣工，2001年元月开始由省建质检站组织工程验收。
陕西省图书馆新馆位于西安市南郊，在城市主干道长安路和南二环路交汇的立交桥西北部。是陕西省文化体育科技中心建筑群的重要组成部分。新馆占地2.03公顷，总建筑面积4.7万平方米。设计藏书能力500万册，可设各类阅览座位2500个。主楼11层，裙楼5层，地下1层，整个建筑采用了先进的结构化综合布线系统，设置先进的计算机与网络系统、电子阅览系统、安全防护系统等。
新馆采用现代、高效、灵活、实用、经济的设计，平面呈变形的"工"字形。从省情出发，既考虑了自然采光与通风，又符合现代化图书馆相对集中的要求，采用了全楼中央空调设计。为适应现代图书馆的发展趋势，各层均按统一层高、统一荷载、统一柱网设计，为图书馆持续发展提供了充分的灵活性。在空间构成上，馆前有宽阔的半圆形广场，围廊内有前庭，室内有四层通高的中庭，阅览室之间有宁静的内院，通过多功能厅两侧的通道可到达与美术馆共用的文化广场。这种空间构成丰富了图书馆的室内外环境，为城市提供了公共休闲空间，为读者提供了具有文化品位并富有浪漫色彩的活动场所。在建筑艺术处理上，突出了现代典雅与历史文化相结合的建筑风格。在高层书库塔楼顶部和四个塔式楼梯间顶部均作向上起翘的檐顶，使建筑具有典雅、飘逸的气质，给人一种摆脱重力、奋发向上的力度感。同时，弧形檐顶敞向天空的形象也象征着吸纳人类智慧的渴求，与古代承露盘有异曲同工之妙。为了反映陕西作为中国图书馆事业发祥地的历史感，门廊柱顶上采用了从汉代石造柱头构件抽象而成的装饰，立面上采用了陕西省图书馆初创时期的藏书楼――"亮宝楼"具有的券形窗。
陕西省图书馆新馆将是一座具有陕西地方特色的开放式、多功能、研究型、现代化公共文献信息中心，拥有二十多个外借、阅览室，除古籍等少数特殊文献外，采用大范围开架借阅，大通间分区阅览这一先进的服务模式。主要业务工作采用高性能的计算机管理，综合布线信息点设置800多个，为实现自动化、数字化、网络化的目标，建设数字图书馆奠定了基础。除向读者提供完善的文献借阅、参考咨询服务外，还设有高标准的展览厅、报告厅、多功能厅、电子阅览室、教育培训中心，为更好地发挥图书馆宣传教育功能、满足读者文化需求提供了良好的条件。