1999年新疆图书馆移址北京南路78号，至2009年已运行30年，馆内设施已开始老化，由于当时条件所限，图书馆未配置空调设施，未做外墙保温，冬季馆内温度不到15度，夏季馆内温度达到30度以上，严重影响读者学习阅读，且馆舍面积不足，影响基本免费服务项目开展。

2009年7月，新疆图书馆扩建项目纳入自治区文化厅《新疆文化建设“春雨工程”项目规划》，2011年12月17日，该项目纳入《疆维吾尔自治区文化事业“十二五”发展规划》，2012年2月2日，《新疆维吾尔自治区政府工作报告》提出：加强社区文化和自治区文化中心、图书馆等重点文化项目建设。2月22日，自治区文化厅就新疆图书馆扩建工程项目建设工作向自治区政府做了专题汇报，并得到支持，同意新疆图书馆扩建方案。

2013年3月，自治区发改委批复新疆图书馆二期改扩建工程项目立项，扩建后建筑面积增加至56300㎡，阅览席位增加至3000个。新疆图书馆改造工程和扩建工程建设方案整体设计，在用房功能布局上相互兼顾、合理安排、科学布置，设计方案的扩建部分与原馆舍贴临建设，完成后的扩建部分与原馆舍形成一个通体的统一整体。

2019年新疆图书馆二期改扩建项目竣工，9月19日面向读者开放。改扩建后的新疆图书馆作为新疆“十二·五”期间文化建设的重点工程，新疆图书馆新馆将成为全疆重要的知识信息枢纽、精神文明建设阵地；将成为新疆地区的文献信息资源中心、学术交流中心、读者服务中心、馆际协作协调中心、全国文化信息资源共享工程新疆省级分中心、全国古籍保护新疆分中心。新旧馆舍在功能和造型方面有机结合，力争成为新疆维吾尔自治区的一张城市文化名片。

新疆图书馆二期改扩建新貌

新疆图书图书借阅区

新疆图书馆读者服务大厅

新疆图书馆少儿馆

新疆图书馆智能教室

新疆图书馆学术报告厅