自从图书馆出现以后，它就一直是人类积累和传播知识的主要场所。图书馆使人类实现了知识共享，图书馆的普及使得追求知识不再是少数特权阶层的专利，社会大众也可以通过图书馆借阅图书文献，增长知识，拓宽视野。可以说，图书馆事业的发展是人类社会文明的一个重要标志。
随着信息时代的到来，图书馆的地位变得日益重要，但与此同时，在崭新的社会经济技术环境下，在知识经济的大浪潮下，图书馆也面临着新的挑战。
在传统的图书馆中，书中所记载的信息的传播完全依赖于其物质载体：一本一本的书籍，一本书中的知识不能被多个读者同时共享，读者必须亲自到图书馆借阅，需要排队等等，也会遭遇“此书已借出”的烦恼。图书馆检索工具不完善，有时查找一本书真如大海捞针一般，费时费力费神。如果能在自己的电脑上，通过网络传输，直接阅览并下载所需要的图书、文章或数据，该是多么惬意的事！如今，这一切已不是梦想。充分利用现代信息科技，解决现有图书馆机制的不足，数字图书馆应运而生。
数字图书馆是建立在互联网上的图书馆，也称为“虚拟图书馆”。
数字图书馆是传统图书馆在信息时代发展的必然产物，它不但具有传统图书馆的功能，还融合了其他信息资源（如博物馆、档案馆等）的一些功能。它打破了国界、时空的限制，将成为未来社会的公共信息中心和枢纽。
对数字图书馆目前还没有一个统一的、公认的定义。一些组织和研究者从各自的角度出发，提出了自己的看法。例如，美国信息基础设施技术和应用工作组于1993年提出，数字图书馆是这样一个系统：它能使用户持续不断地访问内容浩杂的信息和知识库而获得资料。加利福尼亚大学伯克利分校的电子图书馆项目组于1994年认为，数字图书馆是一个虚拟图书馆，即将数以千计的电子图书馆通过网络连接起来，这种连接对用户是不透明的，用户只看到一个包罗万象的图书馆。传统图书馆所提供的资源服务主要包括：图书、期刊杂志、新闻报纸、参考书目、影音数据以及数据检索等。网上数字图书馆也提供相同的信息服务，并更高程度地实现传统图书馆的功能。
网上数字图书馆提供的服务主要有以下几种：
电子书柜。所谓“电子书柜”，相当于传统图书馆中“书架上的图书”，你可以用网络浏览的方式，根据你的阅读兴趣，任意选择你所需要的图书。
电子期刊杂志和电子出版物。它的数据更新较快，你可以利用网络随时查阅到最新的相关信息。
电子报纸和即时新闻。电子报纸是非常重要的新闻来源，在网上图书馆你可以看到许多电子报纸和即时新闻。
数据库查询系统。你可以选择某一特定的数据库，输入关键词或主题词语，便可查询到你需要的特定资料或数据。
与传统图书馆相比，数字图书馆有着更为突出的优势。
数字图书馆能完成搜索信息资源的任务。数字图书馆中资料的形式多种多样，如文本、图像、声音、动画等，分布在全国甚至世界各地。这是一个分布式的多媒体的信息资源库。数字图书馆能完成对资料的组织和整理工作。通过有效的整理和组织，更好地适应当今信息的快速变化。
数字图书馆能给用户提供更方便、快捷、准确的资料查询工具。这种工具既可以用来全文检索，也可利用某一关键词（如书名、著者、出版社、出版时间）查询，还能针对声音和图像进行基于内容的搜索。查询结果的显示形式可以使用多媒体、文本、声音、图像等。
图书馆实现了真正意义上的信息共享，极大地方便了用户。
20世纪90年代以来，许多发达国家和地区的图书馆，在政府的大力支持和资金投入下，开展数字图书馆的研究和建设，取得了丰硕的成果。
1993年，美国国家科学基金会、国防部高级研究计划管理局和国家航空航天局共同投资一亿多美元，倡议发起数字图书馆工程。它涵盖了大规模的文献库、影像库、地理图像、声像资源库。这项工程历时四年，已告完成。在此基础上，于1998年又投巨资开始了第二期工程。
日本投资四亿美元，由日本国会图书馆、日本邮政省支持的宽带ISDN网络协会牵头，于2002年完成日本国会图书馆关西馆工程，使其成为日本最大的数字图书馆及亚洲地区的文献中心。
近年来，我国也积极筹备和启动数字图书馆工作。1995年，文化部把“中国实验型数字化图书馆”作为国家重点科技项目，由国家图书馆（原北京图书馆）、上海图书馆、南京图书馆、深圳图书馆、中山图书馆和辽宁图书馆联合进行研究与开发。
1997年5月，国家教育部正式成立“211工程”高等教育文献保障系统CALIS项目建设领导小组和项目管理中心。这一系统的总目标是：“在‘九五’期间，建成以‘中国教育与科研计算机网’为依托的网上信息资源共享体系，使信息资源网——通信网协调发展，真正为高校的教学、科研人员营造一个与国际接轨的信息网络环境，为‘211工程’院校和其他院校提供丰富的文献信息资源、先进的技术手段和便利的服务体系。”CALIS计划建设“全国中心——地区中心——高校图书馆”三级保障网络环境，即建设一个CALIS全国管理中心、四个全国文献信息中心、七个地区文献信息中心以及以“211工程”立项高校为主体的一批高校现代化图书馆。CALIS全国管理中心设在北京大学。
中国数字图书馆工程筹备小组由文化部牵头，于1998年8月25日成立。该工程将建立超大规模的、可以跨库检索的中文海量数据库及其信息服务体系，为继承和发扬中华民族的优秀文化创造有利环境，中文网络的发展有力地挑战了西方的文化霸权。
1999年5月，国家863计划智能计算机主题组成立了中国数字图书馆发展战略研究组，专门对数字图书馆的技术、管理、运营、法律等问题进行研究，以便在此基础上全面把握，实施中国数字图书馆工程。当年11月12日，863项目组与北京首都图书馆进行数字图书馆示范工程的签约，表明此项工程已进入实施阶段。
目前，真正意义上的数字图书馆在中国还没有出现。但是，不少省市、院校的图书馆已走上因特网，纷纷建立自己的网站，为读者提供全新的服务。其中，国家图书馆和上海图书馆已向数字图书馆方向迈开了很大的步伐。
中国国家图书馆，是世界十大图书馆之一。它的前身是兴建于1909年9月的京师图书馆；1928年7月，更名为国立北京图书馆；1929年8月与北京北海图书馆合并，仍名国立北京图书馆；1950年3月，更名为国立北平图书馆；1951年6月，更名为北京图书馆；1987年，北京图书馆新馆落成；1998年12月，更名为国家图书馆。历经90年沧桑的国家图书馆，和我们一起走进信息时代。
国家图书馆的借阅，现已全部实现了计算机操作。图书馆中有一个全国最大的电子阅览室，拥有涵盖社会科学、自然科学等方面的数据库和电子出版物。
国家图书馆的馆域网采用的是千兆以太网，这在全国还是第一家。因此，馆内的数据传输流量大、速度快，查阅资料和多媒体信息方便而快捷。
国家图书馆很早就在Internet上建立了自己的网站www.nlc.gov.cn，并已与中南海、国务院办公厅实现100M速率网络的连接，而且通过北京有线电视网与北京大学、清华大学、中科院等单位实现了100M速率的专线连接，还分别与科研网、中国科技网及北京有线电视网、国家广播电影电视总局全国有线电视网等实现了高速互联，通过中国广电总局网络中心与其他省市用1000M宽带网进行沟通。
目前，国家图书馆已经开通了中文图书网上预订外借服务，读者不需要亲自到图书馆去，完全可以利用身边的任何一台能联上Internet的计算机，随意查询并借阅。
国家图书馆的在线图书馆也已经开通。早在1998年7月，国家图书馆就开始提供网上阅览功能，只要你联上Internet，就可以下载一个叫“超星图书浏览器”的软件，然后通过它阅读在线图书馆的藏书。现在上网的图书资料，内容丰富，范围广泛。其中有文学、哲学、计算机、医学、军事、历史以及新书等11个远程虚拟图书馆。在线图书馆到2000年年底，提供3000万页共15万本图书供网上阅读。
与此同时，国家图书馆加快文献数字化的进程，于1999年3月成立“国家图书馆文献数字化中心”，目前已有书目型数据库、题录型数据库和全文型数据库三大类，共计600G存储量的信息上网为读者服务。仅1999年年初，月访问量就已超过600万人次。国家图书馆已初步成为我国网上信息资源的中心枢纽。
现在，国家图书馆已建立了数字图书馆的实验环境，同时，对数字图书馆的相关标准、规范和技术取得了第一手的实践经验，各个工程都在进行中。上海图书馆也在尝试提供图书馆网上服务，除了信息查阅、网上读书等传统图书馆的服务延伸之外，还进行原文直接获取、委托代理进行咨询研究等信息服务。
上海图书馆数字图书馆工程非常浩大，计划推出“上海图典”、“上海文典”、“古籍善本”、“民国图书”、“中国报刊”等九大系列。
尤其值得一提的是，堪称全国古籍善本珍藏半壁江山的上海图书馆，藏有170941册古籍善本书，自1997年11月正式启动的“中国古籍善本查阅系统”，使长期“养在深闺”的古籍珍品走到了人们身边。上海图书馆目前已将20种19794页国内外罕见的珍品放上了因特网。其中包括宋代刻本17种，元代刻本一种和稿本两种。书目有《周髀算经》、《文心雕龙》、《杜工部集》、《资治通鉴》等等。读者通过上海图书馆的网址www.libnet.sh.cn进入，点击“上图数字图书馆”或者直接进入www.digilib.sh.cn网址就可以浏览。
网上数字图书馆的优势主要体现在以下几个方面：
信息储存空间小不易损坏：数字图书馆是把信息以数字化形式加以储存，一般储存在电脑光盘或硬盘里，与过去的纸制资料相比占地很小。而且，以往图书馆管理中的一大难题就是，资料多次查阅后就会磨损，一些原始的比较珍贵的资料，一般读者很难看到。数字图书馆就避免了这一问题。
信息查阅检索方便：数字图书馆都配备有电脑查阅系统，读者通过检索一些关键词，就可以获取大量的相关信息。而以往图书资料的查阅，都需要经过检索、找书库、按检索号寻找图书等多道工序，繁琐而不便。
远程迅速传递信息：图书馆的建设是有限的。传统型图书馆位置固定，读者往往要花费大量的时间在去书馆的路上。数字图书馆则可以利用互联网迅速传递信息，读者只要登陆网站，轻点鼠标，即使和图书馆所在地相隔千山万水，也可以在几秒钟内看到自己想要查阅的信息，这种便捷是以往的图书馆所不能比拟的。
同一信息可多人同时使用：众所周知，一本书一次只可以借给一个人使用。在数字图书馆则可以突破这一限制，一本“书”通过服务器可以同时借给多个人查阅，大大提高了信息的使用效率。
个性化服务：网络图书馆可以根据读者的兴趣爱好、阅读历史等数据提供个性化的推荐服务帮助读者更好地阅读和理解感兴趣的内容。
互动性强：网络图书馆可以让读者与作者、编辑、出版商等进行交流和互动了解作品的历史背景、作者观点等更好地理解作品。
价格低廉：与实体图书馆相比网络图书馆的图书、期刊等资源价格更加低廉让读者可以更加经济实惠地获取到所需的知识。
安全可靠：网络图书馆可以让读者通过互联网访问到可靠的资源避免了传统图书馆中可能存在的安全风险。