Las adquisiciones de libros más notables corresponden al reinado de Carlos IV. Entre las colecciones que ingresaron entonces cabe destacar las bibliotecas particulares de ilustrados como Francisco de Bruna, Oidor de la Audiencia de Sevilla y amigo personal de Jovellanos. A estos fondos se añaden los muy numerosos libros procedentes de las bibliotecas particulares del conde de Mansilla y del conde de Gondomar. De este último conserva la Real Biblioteca no solo su magnífica colección de libros impresos y manuscritos sino una copiosa correspondencia que asciende a más de 20.000 cartas. Por su especial condición de Librería de la Corona, ingresaron también en la Real fondos de carácter archivístico procedentes del Archivo General de Simancas y de la Secretaría de Gracia y Justicia. De tal ministerio se trajeron, en virtud de Real Orden de 1807, los manuscritos de Francisco de Zamora, Manuel José de Ayala, Areche y la colección Muñoz.

El incremento de libros en la colección real fue constante desde el nacimiento de la Biblioteca. Herencia de su fundador, Felipe V, fue también el propósito renovado por sus sucesores de enriquecer la librería con cosas «singulares, raras y extraordinarias». Consecuencia de esa secular tradición que tiende a reunir la biblioteca y el museo es el ingreso en la Real de los magníficos álbumes de Historia Natural y de Antropología de Vilella en época de Carlos IV; o el aumento, secundado por todos los monarcas, de la colección de partituras musicales manuscritas e impresas, tan vinculada a la reina Bárbara de Braganza, o la incorporación del Monetario de Baldiri en tiempo de Fernando VII. A la muerte de este rey la biblioteca se había enriquecido con una exquisita serie de encuadernaciones y los libros, cada vez más numerosos, se trasladaron al lugar que actualmente ocupa la Real Biblioteca.

Los vaivenes políticos del siglo XIX español se dejaron notar en la librería de Palacio. El abandono de proyectos culturales de ámbito nacional promovidos por la corona, y no pocas veces planificados por los bibliotecarios más sobresalientes, derivó en el favor particular de escritores, artistas y editores que correspondieron a la protección real con el envío de sus libros.

El arreglo material de la Biblioteca y la catalogación científica de sus fondos se inicia con el reinado de Alfonso XII. Desde entonces, la principal preocupación de la Real Biblioteca ha sido conservar adecuadamente su patrimonio, aumentarlo selectivamente y difundirlo mediante catálogos generales y específicos, algunos, como el de Crónicas generales de España o el de Manuscritos de América, de obligada referencia entre los especialistas. La automatización del fondo bibliográfico y la edición de un nuevo catálogo general de manuscritos e impresos es el último gran empeño emprendido por la Real Biblioteca en 1992. A esta labor científica debe añadirse la creación del boletín de noticias Avisos, de periodicidad trimestral, y la presencia habitual de la Real Biblioteca en foros nacionales e internacionales sobre Historia del libro y gestión bibliotecaria.