丹麦皇家图书馆由弗里德里克三世奠基于1648年，1673年在克里斯蒂安堡（今国家议会）对面一座适合当图书馆的建筑物中开馆。

1661-1664年间，弗里德里克三世还得到4座私人图书馆，其藏书（主要为罗曼语）构成皇家图书馆的核心。

18世纪，馆藏的增加主要靠购买私人藏书、礼品和战争掠夺；而到了18世纪末，图书馆性质有了改变，成为一个学术性的国家图书馆。

1989年，皇家图书馆与哥本哈根大学图书馆（成立于1482年）合并。

丹麦皇家图书馆隶属于丹麦文化部。